1. 열역학 법칙 (Thermodynamic's Law)
ㅇ 경험(실험적인 증거)을 통해 확립된 사실에 기초한 4개의 법칙
- 단순 경험을 일반화한 것 (그 자체를 유도하거나 증명할 수 없는 귀납적 결과임)
. 응용성 : 수많은 열역학적 결론/응용들이 몇가지 법칙으로부터 유도되어짐
2. 열역학 제0법칙 (zeroth law of thermadynamics)
ㅇ 물체 간의 `열 이동`과 `열적 평형` 관계를 정립한 법칙
ㅇ 정의되는 물리량으로, 온도가 있음
- 열 전달이 일어나지 않을 때 (즉, 열적 평형 상태일 때), 두 물체의 온도는 같음
. 이로써, 열적 평형으로 온도가 정의되며,
. 여기서 온도는, 물체 간의 열 이동 여부를 결정해 주는 변수인 셈
. 결국 온도는, 주위와 열을 교환하는지 여부를 나타내는 열역학적 물성 임
ㅇ 정의되는 상태량 : 온도
ㅇ 주요 논의 대상 : 열 이동, 열적 평형, 온도의 개념 규정
3. 열역학 제1법칙 (First Law of Thermadynamics)
ㅇ `에너지의 보존`과 관련됨 : 보다 일반화된 에너지 보존법칙
- 역학적 에너지 보존법칙에다가, 열 및 일을 모두 포함시켜 확장된 에너지 보존 법칙
ㅇ `에너지의 변환`과 관련됨
- 여러 다른 형태로 바뀔 수 있는 에너지의 변환과 관련됨
- 에너지의 교환 형태인 일 및 열의 개념을 확립시켜줌
. 즉, 에너지, 일, 열, 3개 물리량의 관련성을 말해줌
. 한편, 계에 가해지는 열 및 일은, 계의 내부 에너지의 변화를 초래함
ㅇ `에너지의 량(量)`과 관련됨
- 에너지의 양적 변화를 관리하는 법칙
ㅇ 정의되는 상태량 : 에너지 (특히, 내부 에너지)
ㅇ 주요 논의 대상 : 에너지 보존, 에너지 변환, 에너지의 양적 관계
4. 열역학 제2법칙 (Second Law of Thermadynamics)
ㅇ 열역학적 과정의 `진행 방향`에 관한 법칙
- 열 에너지는, 높은 온도에서 낮은 온도로 만 이동
- 자연계의 모든 사건은, 에너지적으로 안정된 방향으로 진행함
ㅇ `에너지의 질(質)`에 관한 법칙
- 열은 일 보다 질이 낮은 에너지 (열과 일의 변환법칙)
ㅇ 엔트로피(무질서도)의 증대법칙이라고도함 (엔트로피 증대 법칙)
ㅇ 응용 : 열역학적 장치(열기관,냉동기 등)의 이론적인 성능 한계의 결정
- 최대 일을 계산
. 열에서 추출 가능한 일에 대한 이론적인 한계에 대한 설정
- 정량적 평가
. 이론적인 최대 일을 얻지 못하게되는 요인에 대한 정량적 평가 등
ㅇ 정의되는 상태량 : 엔트로피
ㅇ 주요 논의 대상 : 에너지의 진행방향, 에너지의 질, 에너지의 분산(분배)
5. 열역학 제3법칙 (Third Law of Thermadynamics)
ㅇ 절대 영도와 같이 지극히 낮은 온도에서의 계의 상태와 관련됨
- 절대 영도(0 K)에서 계의 엔트로피(S)는 일정 상수로써, 이 때의 값을 영으로 둠
. 즉, S(0 K) = 0
- 어떤 계의 열에너지를 감소하다보면, 분자 내 모든 병진운동,회전운동,진동운동 등에서
저장된 에너지가 줄어들게되어, 궁극적으로 엔트로피가 줄어서 0 으로 됨
- 실제로 유한 개의 과정으로 절대 영도에 도달하는 것은 불가능함
ㅇ 절대 엔트로피를 정의하는 법칙
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