Internal Energy   내부 에너지

(2016-12-05)
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1. 전체 에너지 = 내부에너지 U + 외부에너지 Eext

  ㅇ 외부 에너지 (External Energy)  Eext  =  역학적 에너지
     - 계의 질량 중심에 관계되는 위치에너지,운동에너지
        . 물체의 운동에 의한 운동에너지와 위치에 따른 위치에너지와의 합

  ㅇ 내부 에너지 (Internal Energy)  U    =  계 내부 입자들과 관련된 에너지
     - 계(系)의 에너지 용량 (계의 내부에 저장된 에너지 총량)
        . 계를 이루는 분자,원자들과 관계되는 에너지
           .. 계 내부 입자들의 모든 운동에너지,퍼텐셜에너지의 합

     - 한편, 
        . 일정 압력 하에 부피가 변화할 때, 계 내부 입자들이 하는 팽창 일은 이에 포함 안됨


2. 내부에너지 표현 

  ㅇ (물리계)  △U = Q + W  
     - 열 Q과 일 W을 합한 양 => 항상 보존됨 => 에너지보존법칙

  ㅇ (화학반응)  △U = U생성물 - U반응물 = U최종 - U초기


3. 내부 에너지 특징

  ㅇ 경로에 의존 않는 상태 함수(점 함수 )
  ㅇ 물질의 양에 비례하는 종량적 상태량온도에 의존적임
     - 내부에너지의 온도에 따른 변화율 (△Q/△T) => 열용량 (C)
     - 압력과 부피 변화로는 내부에너지 변화에 영향을 주지 않음


4. 분야별 내부에너지 부호 규약

  ㅇ [화학분야]         △U = Q + W 
     - 계로 에너지가 들어감 = 내부에너지 증가 △U (+)  
        . 열 흡수 Q (+)
        . 일이 내부 계에 대해 행해짐 W (+)
     - 계에서 에너지가 빠져나감 = 내부에너지 감소 △U (-) 
        . 열 방출 Q (-), 일이 내부 계에 의해 외부로 행해짐 W (-)

  ㅇ [기계 열역학분야]  △U = Q - W  또는 Q = △U + W
     - 계로 에너지가 들어감 = 내부에너지 증가 △U (+) 
        . 열 흡수 Q (+)
        . 계(열기관)에게 일이 행해짐 W (-) 
     - 계에서 에너지가 빠져나감 = 내부에너지 감소 △U (-) 
        . 열 방출 Q (-), 계(열기관)가 외부에 일을 함 W (+)


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