역학, 설계 그리고 기구 엔지니어

열역학에서 다루는 주요 개념과 큰 틀에 대한 설명입니다. 이전에 언급했던 포스팅과 연관있는 부분도 있습니다. 열역학은 물리학의 세부 학문으로 분류됩니다. 고등학교에서 배우는 물리, 화학, 생물, 지구과학 중 물리 계열이라는 의미입니다. 물론 깊게 들어가면 인접 학문과 연관되기도 합니다. 본질적으로 열역학은 관측과 통계를 통해 입자의 집단 운동을 분석하여 거시적 규모로 물리적 시스템의 온도, 압력과 부피 변화를 연구하는 학문입니다. 열은 에너지를 의미합니다. 역학은 움직임과 관련이 있습니다. 열역학은 에너지의 움직임과 에너지가 움직임을 만드는 방법을 연구합니다. 19세기 이전에는 물체가 뜨겁거나 차갑게 느껴지는 정도는 그 안에 포함된 열의 양에 따라 결정된다는 일반적인 가정이 있었습니다. 이때 열은 뜨거운..

열역학과 열효율 관계를 언급하겠습니다. 열역학을 학습하다 보면 열효율이라는 개념을 배울 수 있습니다. 열효율의 개념은 받은 열에너지를 얼만큼 일로 전환했는지를 말합니다. 다시 말하면 초기에 받은 열에너지에서 사용되지 않고 남은 에너지의 차이를 한 일로 볼 수도 있습니다. 이렇게 해서 분모에는 받은 열에너지를 분자에는 한 일 혹은 받은 에너지와 남은 에너지 차이를 둘 수 있습니다. 이렇게 하면 1보다 작은 숫자가 나오게 됩니다. 이론적으로는 1도 나올 수 있습니다. 받은 에너지 모두를 일로 사용했다는 이야기입니다. 아시겠지만 정말 이론적인 이야기일 뿐이며 실제는 않습니다. 1에 매우 가까운 숫자가 나올 수는 있습니다. 기술이 매우 발전한다면 1에 가까운 효율을 내는 기관을 만들 수도 있을 겁니다. 그렇다면..

열역학을 알기 위해서 알아야 하는 기본 개념들이 있습니다. 열역학에 기초가 되는 기본 개념들에 대해서 알아보겠습니다. 열역학은 당연히 열을 다루는 학문입니다. 그렇다면 열이란 것은 어떤 의미일까요? 일반적으로 열이란 뜨거운 무엇인가를 생각할 수 있습니다. 그렇다면 뜨겁다는 것을 어떻게 알 수 있을까요? 우리가 흔히 사용하는 몇 도냐 온도가 얼마인지를 확인하면 열이 있는지를 확인할 수 있습니다. 아마도 해외 특히 미국을 다녀오신 분은 단위가 달라서 혼란스러운 경험을 하신 적이 있을 겁니다. 우리는 섭씨를 쓰지만 미국은 화씨를 씁니다. 화씨를 쓰는 나라를 찾아보니 정말 소수입니다. 미국을 포함해서 몇 나라 안 됩니다. 아마도 미국을 말고 다른 나라에서 온도 때문에 혼란스러운 일은 없을 것 같습니다. 섭씨와 ..