Thermal Motion, Thermal Energy, Thermal Velocity, Thermal Voltage   열 운동, 열 에너지, 열 속도, 열 전압

(2018-12-07)
1. 열적 불규칙 운동에 따른 주요 물리량

  ※ 이들 모두 `기체분자운동론`에 기초하여 해석할 수 있음

  ㅇ 열 운동 (Thermal Motion)
     - 절대온도 0 K 이상의 모든 입자(분자 등)가 갖게되는 무작위 운동(병진,회전,진동) 
        . 그 중 병진운동과 관계된 열적 불규칙 운동을 주로 지칭함

  ㅇ 열 에너지 (Thermal Energy) 
     - 열적 불규칙 운동에서 기체 분자 입자 하나하나가 갖을 수 있는,
       평균 운동에너지를 지칭                          ☞ 내부 에너지 (Internal Energy) 참조
        . 에너지 등분배 법칙으로부터 평균 운동에너지 :  
           .. k = R/NA = 1.38x10-23 [J/K] 
           .. (k : 볼츠만상수, R : 보편기체상수, NA : 아보가드로 수)
     * 한편, 열 에너지는 열 복사 에너지를 말하기도 함  ☞ 열 복사 (Heat Radiation) 참조

  ㅇ 열 속도 (Thermal Velocity)
     - 열적 불규칙 운동에서 기체 분자 입자 하나가 갖을 수 있는  평균속도
        . 전자입자운동에너지 : 1/2 m* vth2
           .. m* : 입자 종류 및 주위환경을 고려한 유효 질량
        . 따라서, 열에너지 3/2 kT = 1/2 m* vth2 로부터
           .. 열 속도 : 

  ㅇ 열 전압 (Thermal Voltage) : VT
     - pn 접합 양단간의 전류 전압 관계식에서 지수항의 분모   ☞ 쇼클리 다이오드 방정식 참조
        .  I = Is [ exp(V/VT) - 1 ] ≒ Is exp(V/VT)
           .. Is : 포화 전류
           .. VT = kT/q : 열 전압(Thermal Voltage), 실온(T=300 K)에서 대략 26 mV 
           .. k : 볼츠만 상수 (1.381x10-23 [J/K])
           .. T : 절대 온도 [K] (실온, T=300 K)
           .. q : 전자 전하량 [C] (1.602 x 10-19 [C])

  ㅇ 열 잡음 전압 (Thermal Noise Voltage) = 존슨 잡음 전압 
     - 저항 양단에 걸리는 AC rms 잡음 전압 : 
        * 1926년 벨 연구소 John Johnson이 저항 양단에 온도에 비례하는 불가피한 잡음 전압
          을 발견하고, 이를 Nyquist가 이론적으로 설명을 함


[기체분자운동론] 1. 기체 운동론 2. 관련식 유도 3. 열운동,열속도 4. 평균자유행로 5. 에너지 등분배 정리 6. 기체상수,볼츠만상수
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