1. `열(Heat)`의 의미
ㅇ 에너지 이동
- 온도 차에 의해 전달되는 에너지의 한 형태
. 즉, 이동하는 에너지 (Energy in transit)
* 열역학적 계의 경계에서 만 식별 가능한 에너지 형태
. 즉, 열을 품고있다/담고있다는 표현은 과학적으로 부적절한 표현임
ㅇ 즉, 열은,
- 경계에서 만 관찰되는, 이동하는 에너지 임
. 온도차에 의해 전달되는 에너지 이동
- 내부에너지의 변화 수단 임
. 역학적 힘/운동 없이, 순전히 열의 전달 만으로,
. 계의 내부에너지를 변화시킬 수 있는 수단 임 ☞ 엔탈피 참조
- 분자 수준에서 볼 때, 분자 운동 에너지의 척도 임
2. (열 에너지의 이동) : 이동하는 에너지/에너지 이동 또는 전이 (Energy in transit)
ㅇ 온도차에 의해 전달되는 에너지 이동 => 열(Heat)
- 열 전달 (Heat Transfer) 이란?
. 온도 차이 및 열 복사에 의한 열 에너지의 이동현상
ㅇ 역학적 운동시 전달되는 에너지 이동 => 일(Work)
3. (열의 양적인 척도) : 열량 (Quantity of Heat) = 열 에너지 변화량 = 열 에너지 량
ㅇ 열량 Q = n x C x △T
- (구성 항목) : n 몰수, C 몰 열용량, △T 온도변화
- (비례 관계) : 열량 ∝ (물질의 열용량 n x C) 및 (온도 차이 △T)
. 여기서, 열용량(C) 의존 요소는, 물질의 크기(질량 M) 및 종류(비열 c) 임
.. 즉, C ∝ M x c
ㅇ 열(또는, 열량)의 단위
- SI 단위 : [J] (열이 에너지의 전달 형태로써 정의되는 단위)
. 만일, 시간 당 열의 이동을 고려하면, => [J/s] 또는 [kW] : 일률
- 기타 단위 (칼로리) : [cal] (단위 질량 당 물의 온도 변화에 기초를 둔 단위)
. 1 [cal] : 15 [℃]에서 물 1 [g]의 온도를 1 [℃] 올리는데 필요한 열의 량
.. 물 1 [g]을 1 [atm]에서 14.5 에서 15.5 [℃]로 1 [℃] 올리는 데 필요한 열량
. 이러한 [cal] 단위는, 열을 품고있는 함량의 의미가 강함 ☞ 열의 일당량 참조
.. 에너지 변화/이동 수단으로써의 열(熱)과는 다른 관점이나, 관례적으로 쓰임
. (주로, 식품 에너지의 함량 단위)
* 1 [cal] = 4.186 [J], 1 [kWh] = 3.60x106 [J]
. 식품/영양학에서는 1 [Cal] (= 1000 [cal] = 1 [kcal])으로 주로 표기하여 씀
ㅇ 열의 부호
- 계로 들어오는 열 전달 : 양수(+)
- 계에서 나가는 열 전달 : 음수(-)
4. [참고사항]
ㅇ (열의 측정)
- 직접적으로 열을 측정할 수 없고, 오직 온도 변화를 측정하고 이를 통해 열량을 계산함
. ☞ 열량계법, 열용량, 비열 참조
ㅇ (열의 가열)
- 도선에 전류가 흐를 때 가열에 관한 것 ☞ 줄 열(Joule Heating) 참조
ㅇ (열의 전달)
- 열전달 (Heat Transfer)의 3가지 형태(대류,복사,전도)
. 열 대류 (Heat Convection) : 유체 자체의 움직임에 의함
. 열 복사 (Heat Radiation) : 전자기파 전파에 의한 열 전달
. 열 전도 (Heat Conduction) : 입자 간 상호작용의 결과
ㅇ (열의 평형)
- 온도가 계의 전체에 걸쳐 일정함 (순 열전달 없음) ☞ 열 평형 (Thermal Equilibrium)
ㅇ (열적 성질의 파라미터 例)
- 열용량, 비열, 열전도율, 열팽창계수 등