다른 사람들 의견

• feeling (12-02-28 01:34)

    기체는 에너지를 가지고 있는데요.
  기체가 취할 수 있는 에너지의 형태는 열,압력,온도,부피,내부에너지,
  위치에너지,운동에너지 등입니다. 이때 일을 받게 되면 기체의
  온도가 압력,부피등이 변하면서 전체 에너지 합계가 늘어납니다.
  그래서 받은 일은 양수로 표현합니다.
  
  반대로 기체가 가진 압력으로 외부에 일을 하게 되면
  기체 자신은 전체 에너지를 뺏기게 되는 겁니다.힘을 뺏기듯이...
  그래서 외부에 하는 일은 음수로 표현하는 것이죠.
  
  공학이나 물리학에서는 기체의 상태변화가 생겼을때
  변화 후의 상태를 예측하는 것인데
  위의 전체 에너지 합계가 변화가 없다는 컨셉을 근거로 하죠.
  (에너지 보존법칙)
  
  로켓을 쏘고, 가스렌지로 물을 끓이고, 자동차를 굴리고
  이것이 모두 에너지 보전법칙입니다.

  기체는 에너지를 가지고 있는데요. 기체가 취할 수 있는 에너지의 형태는 열,압력,온도,부피,내부에너지, 위치에너지,운동에너지 등입니다. 이때 일을 받게 되면 기체의 온도가 압력,부피등이 변하면서 전체 에너지 합계가 늘어납니다. 그래서 받은 일은 양수로 표현합니다. 반대로 기체가 가진 압력으로 외부에 일을 하게 되면 기체 자신은 전체 에너지를 뺏기게 되는 겁니다.힘을 뺏기듯이... 그래서 외부에 하는 일은 음수로 표현하는 것이죠. 공학이나 물리학에서는 기체의 상태변화가 생겼을때 변화 후의 상태를 예측하는 것인데 위의 전체 에너지 합계가 변화가 없다는 컨셉을 근거로 하죠. (에너지 보존법칙) 로켓을 쏘고, 가스렌지로 물을 끓이고, 자동차를 굴리고 이것이 모두 에너지 보전법칙입니다.
• feeling (12-02-28 01:37)

    참, 그리고 피스톤을 외부에서 당기게 되면
  부피가 확 늘어나면서 보일,샤를 법칙에 의해서
  PV/T= const. 이므로  압력은 일정하고 부피가 증가하면서
  온도가 떨어집니다. 단열팽창의 원리이겠죠...

  참, 그리고 피스톤을 외부에서 당기게 되면 부피가 확 늘어나면서 보일,샤를 법칙에 의해서 PV/T= const. 이므로 압력은 일정하고 부피가 증가하면서 온도가 떨어집니다. 단열팽창의 원리이겠죠...
• scarbo (12-03-09 18:29)

    아.. 무슨 말씀인지 알겠습니다ㅎ
  
  1. 실린더 내 기체가 외부에 일을했다???
  
  일의 정의를 생각해보시면 됩니다
  어쨌든 피스톤이 움직이는 동안에도 용기 내에 있는 기체는 압력-벽면에 단위시간당 기체분자가 충돌하여 전달하는 운동량의 평균치-을 가지고 있습니다
  피스톤을 당길때에는 내부 기체 압력의 작용방향이 피스톤 벽면의 이동방향과 같기때문에 내부의 기체는 외부에 대해 양(+)의 일을 한다고 볼 수 있습니다. 쉽게 이해하시려면 용기 내부의 기체 전부를 포함하는 가상의 경계면을 생각하시면 됩니다. 마치 풍선처럼요. 주위 기압이 떨어지면 풍선이 팽창하겠죠. 그럼 부피가 팽창하는동안 내부압력이 외부에 일을 했다고 볼 수 있습니다. (내압>외압)

  아.. 무슨 말씀인지 알겠습니다ㅎ 1. 실린더 내 기체가 외부에 일을했다??? 일의 정의를 생각해보시면 됩니다 어쨌든 피스톤이 움직이는 동안에도 용기 내에 있는 기체는 압력-벽면에 단위시간당 기체분자가 충돌하여 전달하는 운동량의 평균치-을 가지고 있습니다 피스톤을 당길때에는 내부 기체 압력의 작용방향이 피스톤 벽면의 이동방향과 같기때문에 내부의 기체는 외부에 대해 양(+)의 일을 한다고 볼 수 있습니다. 쉽게 이해하시려면 용기 내부의 기체 전부를 포함하는 가상의 경계면을 생각하시면 됩니다. 마치 풍선처럼요. 주위 기압이 떨어지면 풍선이 팽창하겠죠. 그럼 부피가 팽창하는동안 내부압력이 외부에 일을 했다고 볼 수 있습니다. (내압>외압)
• scarbo (12-03-09 18:34)

    여기서 '피스톤은 분명히 내가 당겼는데... 이건 그냥 내가 한 일이잖아?'라고 생각하실수도 있습니다. 결론적으로 이것도 맞습니다. 항상 '힘'이라든가 '에너지'와 같은 역학적인 양들을 생각할때는 이것이 정확히 무엇에 관한 것인가를 따져야 합니다. 물리 2까지 배우셨다면 자유물체도에 대해서는 익숙하실테고.. 열역학파트에서 말하는 '계(system)'라는 개념이 이것인데, 우리가 따지고자 하는 대상이 기체인지, 피스톤인지, 사람의 손인지, 외부의 공기인지에 따라서 같은 상황이라도 다르게 묘사가 됩니다.

  여기서 '피스톤은 분명히 내가 당겼는데... 이건 그냥 내가 한 일이잖아?'라고 생각하실수도 있습니다. 결론적으로 이것도 맞습니다. 항상 '힘'이라든가 '에너지'와 같은 역학적인 양들을 생각할때는 이것이 정확히 무엇에 관한 것인가를 따져야 합니다. 물리 2까지 배우셨다면 자유물체도에 대해서는 익숙하실테고.. 열역학파트에서 말하는 '계(system)'라는 개념이 이것인데, 우리가 따지고자 하는 대상이 기체인지, 피스톤인지, 사람의 손인지, 외부의 공기인지에 따라서 같은 상황이라도 다르게 묘사가 됩니다.
• scarbo (12-03-09 18:46)

    아... 이걸 굳이 예를 들어서 묘사를 하려면 그림을 그려야하는데... 하지만 이정도 질문을 할정도로 생각해보신 분이라면 여기까지 말씀드려도 무슨뜬인지 아실것으로 생각합니다. 수학적인 표현인 '벡터'개념에는 드러나있지 않지만 역학에서 항상 '힘'과 '일'은 쌍으로 일어난다는것(뉴턴3법칙)을 생각하시는게 편리합니다. 'A에 힘 F가 작용한다'는 식(외력)의 개념은 편리하지만 말씀하신 피스톤 문제같은 상황을 따질때는 오히려 사람을 헷갈리게 만듭니다. 의외로 상당한 수준의 계산실력과 동역학적 센스를 갖춘 사람들이 초보적인 정역학과 고체역학에서 혼란스러워하는 경우를 많이 봤습니다. 항상 A에 F라는 힘을 가하는 물체 B의 존재를 떠올리신다면 앞으로 비슷한 종류의 혼동은 피하실 수 있습니다.

  아... 이걸 굳이 예를 들어서 묘사를 하려면 그림을 그려야하는데... 하지만 이정도 질문을 할정도로 생각해보신 분이라면 여기까지 말씀드려도 무슨뜬인지 아실것으로 생각합니다. 수학적인 표현인 '벡터'개념에는 드러나있지 않지만 역학에서 항상 '힘'과 '일'은 쌍으로 일어난다는것(뉴턴3법칙)을 생각하시는게 편리합니다. 'A에 힘 F가 작용한다'는 식(외력)의 개념은 편리하지만 말씀하신 피스톤 문제같은 상황을 따질때는 오히려 사람을 헷갈리게 만듭니다. 의외로 상당한 수준의 계산실력과 동역학적 센스를 갖춘 사람들이 초보적인 정역학과 고체역학에서 혼란스러워하는 경우를 많이 봤습니다. 항상 A에 F라는 힘을 가하는 물체 B의 존재를 떠올리신다면 앞으로 비슷한 종류의 혼동은 피하실 수 있습니다.
• scarbo (12-03-09 18:52)

    2. 자유팽창하는 기체의 온도?
  
  피스톤으로 실험하긴 어렵겠지만;ㅎ 어쨌든 결론은 위에서 말씀하신대로 '기체 온도가 떨어진다'입니다. 기체분자운동론으로 상상하시려면 피스톤이 물러나면서 일부 기체분자를 감속시킨다고 생각해도 될 듯 합니다.

  2. 자유팽창하는 기체의 온도? 피스톤으로 실험하긴 어렵겠지만;ㅎ 어쨌든 결론은 위에서 말씀하신대로 '기체 온도가 떨어진다'입니다. 기체분자운동론으로 상상하시려면 피스톤이 물러나면서 일부 기체분자를 감속시킨다고 생각해도 될 듯 합니다.
• scarbo (12-03-09 19:06)

    무한히 견고한(rigid) 강체 상자에서 칸막이를 제거하듯이 질량이 없는 피스톤을 무한대의 속도로 당겨서 순간적으로 정확히 정지시킨다면 기체의 온도는 떨어지지 않을것입니다.

  무한히 견고한(rigid) 강체 상자에서 칸막이를 제거하듯이 질량이 없는 피스톤을 무한대의 속도로 당겨서 순간적으로 정확히 정지시킨다면 기체의 온도는 떨어지지 않을것입니다.