20.14
시스템 내부 또는 외부에서 열 전달이 없는 열역학적 과정을 단열이라고 합니다.
따라서 열역학 제1법칙에 따르면 내부 에너지의 변화는 단열 과정에서 수행된 작업의 음수입니다.
예를 들어, 단열 튜브로 구성된 화재 피스톤은 한쪽 끝이 닫혀 있고 다른 쪽 끝에는 움직일 수 있는 플런저가 있습니다.
작은 면봉 조각을 튜브 안에 넣고 플런저를 실온에서 빠르게 밀어 내리면 열이 가해지지 않아도 면봉에 불이 붙습니다. 이것은 단열 압축으로 인해 발생합니다.
여기서, 부피가 감소함에 따라 수행된 작업은 음수가 됩니다. 따라서 내부 에너지 변화는 양수이며 그에 따라 가스 온도가 증가합니다.
반대로, 냉각된 탄산 음료 병을 열 때 병에 갇힌 가스는 단열 팽창을 겪어 작업이 긍정적으로 수행됩니다.
그 결과, 내부 에너지는 해당 온도 강하에 따라 감소하여 증발된 증기를 눈에 보이는 구름으로 응축합니다.
이상 기체를 단열 압축하면, 즉 열을 가하지 않고 압축하면 작업이 수행되어 온도가 상승합니다. 단열 팽창에서는 가스가 작동하고 온도가 떨어집니다. 단열 압축은 실제로 자동차의 실린더에서 발생하는데, 여기서 가스-공기 혼합물의 압축이 너무 빨리 일어나서 혼합물이 주변 환…