Mass Conversation, Continuity Equation, Charge Conservation   질량 보존, 질량 보존법칙, 연속 방정식, 전하량 보존의 법칙, 전하 보존 법칙

(2014-05-26)
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  6. 질량,전하 보존법칙

1. 질량,전하의 `보존성` 및 `연속성`

  ㅇ  보존성
     - 물질 또는 전하가 홀연히 나타나거나 사라지지 않음
        . 대상 체적에서 빠져나가는, 유입되는 물질 또는 전하가 같음을 의미

  ㅇ 연속성
     - 물리량 보존과 관련된 미소(微小) 관점의 공간적 및 시간적 흐름의 연속성을 나타냄


2. 질량의 보존 (Mass Conversation) = 질량 보존 법칙

  ㅇ 총 질량이 일정함
     - 질량이 생성되거나 소멸되지 않음
        

  ※ [참고] 한편, 화학반응에서의 질량보존은 ☞ 질량보존법칙 참조

  ㅇ 질량 연속방정식 (Mass Continuity Equation)
     - 물질이 보존되는 공간에서 물질(질량)의 연속성을 나타내는 방정식
        . 입자 농도시간 변화율 = 유량밀도발산율(발산 또는 소멸)
          
           .. 농도시간 감소 = 해당 영역에서 유량밀도 발산(+)
           .. 농도시간 증가 = 해당 영역에서 유량밀도 소멸(-)
        . (내부 질량 시간 변화율) = (유입 질량 전달율) - (유출 질량 전달율)  


3. 전하량의 보존 (Charge Conservation) = 전하 보존 법칙

  ㅇ 총 전하량이 일정함
     - 한정된 공간 내에서의 총 전하량은 변하지 않고 보존된다는 법칙
        . 즉, `전하는 그 내부에서 결코 홀연히 발생되거나 소멸되지 않음`
           .. 다만, 반도체에서 두 대립되는 전하로써 전자 정공 쌍(EHP)의 생성과 재결합이
                    있어서 전류 흐름에는 영향을 미치나, 원자 단위의 총 전하량은 보존됨
     - 例) 전하량 보존 관계로부터, Kirchhoff의 전류법칙이 나타남

  ㅇ 전류 연속방정식 (Current Continuity Equation)
     - 일정하게 유지되는 체적에서 전하 보존에 따른 전하 흐름(전류)의 연속성을 나타냄

     - 전류밀도 발산율 = 전하시간 변화율
        


4. `질량,전하의 보존` 및 `연속방정식` 관계

  ㅇ 연속방정식은 질량,전하 보존법칙을 미소 체적에서의 흐름에 적용한 것
     - 농도시간,공간에 따른 변화를 나타내는 방정식
        . 연속방정식은 항상 물리량의 보존을 나타내는 방정식
     흐름밀도(유출입유동량)의 기울기 = 농도시간 변화율

     - 흐름밀도기울기가 있으면, 시간에 따른 입자 농도변화율을 보임
        . 또는, 공간에서 농도시간변화율이 있다면, 입자 농도기울기가 반드시 있게됨

     - 농도시간적 변화율이 있다면,
        . 물리량 보존을 위해 입자 농도시간에 따라 변화함(유동,움직임)을 내포
           .. 이 변화는 입자이동 현상에 의하거나, 
           .. 전하 입자의 경우에 전하 쌍의 재결합 또는 생성에 의할 수도 있음


[유동 유체]1. 유체 흐름  2. 유동 표현/기술법  3. 이동 현상  4. 확산 현상  5. 연속방정식  6. 유동장(속도장 등)  7. 가속도장  
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