1. 에너지 (Energy)
ㅇ 일하는 능력 또는 열 발생 능력
- 즉, 변화를 초래하는 능력 (변화의 원인 또는 결과)
ㅇ 상태를 특징지울 수 있는 물리량(量)
- 물체의 역학적 특정 상태(위치,운동상태 등)를 나타내는 물리량
- 계의 열역학적 상태량(압력,온도,부피 등) 중의 하나
ㅇ 한편, 에너지는 선택되는 기준계에 의존하는 물리량임
2. `힘`, `일`, `에너지` 관계
ㅇ dW = F·dl [Nㆍm]
- 거리 dl 만큼 움직이게한 `힘 F`로 행한 `일 dW`은 `에너지`로써 저장됨
. 例) 중력에 대항하는 힘으로 물체를 들어올리는데 한 일은 위치에너지로써 저장됨
3. 에너지의 단위 : [J(Joule)]
ㅇ 주로, [J(Joule)] 로써 나타냄
- 원자 등 미시계에서는, [eV] 등도 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 보존 및 변환
ㅇ 에너지는 물리적 과정에서 소멸/생성되지 않고, 다른 에너지 형태로 변환 됨
- [참고] ☞ 에너지 보존법칙 (Conservation of Energy Principle) 참조
ㅇ 에너지 종류 ☞ 에너지 형태 참조
- 열 에너지,역학 에너지,전기 에너지,화학 에너지,핵 에너지 등
ㅇ 에너지 변환 例 (서로 변환 및 저장 가능)
- 기계에너지 → 유체에너지 : 펌프 등
- 유체에너지 → 기계에너지 : 터빈, 풍차 등
- 기계에너지 → 열에너지 : 제동장치 등
- 열에너지 → 기계에너지 : 내연기관 등
- 전기에너지 → 기계에너지 : 모터 등
- 빛에너지 → 전기에너지 : 태양전지 등
- 기계에너지 → 전기에너지 : 발전기 등
5. 에너지의 전달
※ ☞ 에너지 전달 참조
- 에너지는 주로 열과 일이라는 두가지 형태로 계 간에 전달됨
. 즉, 열과 일은, 경계 상의 에너지 임
※ `열`과 `일`은 경계 현상 임
- 계의 경계에서 만 인식이 됨 ☞ 이동 에너지(열 및 일) (Energy in transit) 참조
. 에너지는 경로 무관이지만 (상태함수),
. 열과 일은 경로 의존 임 (경로함수)
- 일(Work) : 역학적 운동시 전달되는 에너지 이동을 나타냄
- 열(Heat) : 온도차에 의해 전달되는 에너지 이동을 나타냄
6. 에너지의 존속 형태
ㅇ 내부 에너지(Internal Energy)
- 계의 내부에 저장된 에너지 (계 내부 입자인 분자,원자들과 관련된 에너지)
ㅇ 역학적 에너지(Mechanical Energy) : 운동 에너지 + 위치 에너지
- 물체 운동에 따른 `운동에너지 K`와 위치에 따른 `위치에너지 U`와의 합
. 즉, W = K + U
. 통상,
.. 운동에너지 K는, 속도의 함수로, (KE = ½mv2)
.. 위치에너지 U는, 높이의 함수로써 정의됨 (PE = mgy)
ㅇ 파동적 에너지(Wave Energy) ☞ 파동 에너지 참조
- 파동은 에너지를 공간적으로 분포,저장,운반시키게되는 물리,수학적 개념 도구임