Energy   에너지

(2023-10-02)

1. 에너지 (Energy) 하는 능력 또는  발생 능력
     - 즉, 변화를 초래하는/일으키는 능력 (변화의 원인 또는 결과)

  ㅇ 상태를 특징지울 수 있는 물리량(量)
     - 물체의 역학적 특정 상태를 나타내는 물리량 중의 하나 (위치,운동량,에너지 등)
     - 열역학적 상태를 나타내는 물리량 중의 하나
        . 즉, 열역학적 상태는, 일련의 열역학적 상태량(압력,온도,부피,에너지 등)들에 의해 결정됨
     * 통상, 에너지가 높을수록, 불안정하고 편안하지 않은 상태
        . 만일, 자연스런 흐름에 거슬러 행하려면, 에너지를 쏟아 넣어야 함

  ㅇ [명칭]  
     - 라이프니츠(1646~1716년)가, 생명(vis viva)이라는 표현으로 유사 개념을 생각함
     - 1717년 베르누이가, 그리스어 en-(안으로) + ergon(일)으로, 에너지(energy)라는 용어 만듬
     - 1807년 영국의 과학자 Thomas Young이, 이 용어를 논문,강연에서 사용하면서 널리 사용됨
     - 후에, 1852년 캘빈 경이, 열역학에서도 이 용어를 사용하자고 제안함


2. 에너지의 정의  :  ``, ``, `에너지` 관계 

  ㅇ  dW = F·dl  [Nㆍm]
     - ` F`으로, 거리 dl 만큼 움직이게 행한 ` dW`은, `에너지`로써 저장됨
        . 例) 중력에 대항하는 으로 물체를 들어올리는데 한 위치에너지로써 저장됨


3. 에너지의 단위  :  [J(Joule)]

  ㅇ 주로, [J(Joule)] 로써 나타냄
     - 원자 등 미시계에서는, [eV] 등을 많이 사용

  ※ 한편, 일과 열도 에너지와 같은 차원을 갖는 단위를 씀
     - 일(Work)에 많이 쓰이는 단위  :  [Nㆍm]
        .  1 [J] = 1 [N m] = 1 [㎏ ㎡/s²] = 1 [Watt s (전기적 일)]
     - 열(Heat)에 많이 쓰이는 단위  :  [J(Joule)]
        .  4.184 [J] = 1 [cal,Colorie (식품 열량)] 


4. 에너지의 출입,전달  :  ``, ``, `에너지` 관계 

  ※ ☞ 에너지 전달 참조
     - 에너지는, 주로 `열과 일`이라는 두가지 방법(형태)로써,  간에 전달됨
        . 즉, `열과 일`은, 경계 상의 에너지 임

  ※ `에너지`는 상태적이지만, ``과 ``은 경계 현상 임
     - 에너지는, `경로 무관` 이지만 (상태함수), 
     - 열과 일은, `경로 의존` 임 (경로함수)
     * 즉, 열과 일은, 계의 경계에서 만 인식 됨  ☞ 이동 에너지(열 및 일)(Energy in transit) 참조
        . 열 (Heat) : 온도차에 의해, 전달되는 에너지 이동을 나타냄
        . 일 (Work) : 역학운동시, 전달되는 에너지 이동을 나타냄  


5. 에너지의 보존

  ㅇ 에너지는 물리적 과정에서 소멸/생성되지 않고, 다른 에너지 형태로 변환 됨
     - [참고]  ☞ 보존 법칙, 에너지 보존법칙 참조


6. 에너지의 존속 형태

  ㅇ (거시적 에너지)  역학적 에너지 (Mechanical Energy)  :  운동 에너지 (KE) + 위치 에너지 (PE)
     - 물체 운동에 따른 `운동에너지 KE`와 위치에 따른 `위치에너지 PE`와의 합
        . 즉,   W = KE + PE 
        . 통상, 
           .. 운동에너지 KE는, 속도함수로, (KE = ½mv2)
           .. 위치에너지 PE는, 높이의 함수로써 정의됨 (PE = mgy)

     - 한편, 파동적 에너지 (Wave Energy) 이란?                               ☞ 파동 에너지 참조
        . 에너지를 공간적으로 분포,이동을 가능케하는 물리,수학적 개념 도구 임

  ㅇ (미시적 에너지)  내부 에너지 (Internal Energy) : U
     - 의 내부에 저장된 에너지 
        . 계 내부 입자인 분자,원자들과 관련된 에너지

  ㅇ (총 에너지)  E = U + (KE + PE)


7. 에너지의 종류, 변환, 변환 효율

  ㅇ 에너지의 종류 (형태)                         ☞ 에너지 형태 참조
     - 열 에너지, 역학 에너지(운동 에너지,위치 에너지), 전기 에너지, 화학 에너지, 핵 에너지 등

  ㅇ 에너지의 변환 (서로 변환 및 저장 가능)           
     - 기계에너지유체에너지 : 펌프 등
     - 유체에너지 → 기계에너지 : 터빈, 풍차 등
     - 기계에너지열에너지   : 제동장치 등
     - 열에너지기계에너지 : 내연기관 등
     * 한편,
        . 열에너지는, 가장 질이 낮은 에너지 형태 임    ☞ 열역학 제2법칙 참조
        . 전기에너지는, 가장 질 높은 에너지 형태 임
     - 전기에너지기계에너지 : 모터 등
     - 에너지   → 전기에너지 : 태양전지 등
     - 기계에너지전기에너지 : 발전기 등

  ㅇ 에너지의 변환 효율효율성 참조

에너지(일반)
   1. 에너지   2. 에너지 분류   3. 신재생 에너지   4. 스마트 그리드   5. 화석 연료  
일,에너지,운동량,충격량,포텐셜
   1. 에너지   2. 운동량   3. 충격량   4. 역학적 에너지 보존법칙   5. 위치 에너지   6. 내부 에너지   7. 일(Work)   8. 일 에너지 정리   9. 이동 에너지(열 및 일)   10. 포텐셜   11. 에너지 평형  


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