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차례 | 제 1장 | 제 2장 | 제 3장 | 제 4장 | 제 5장 | 제 6장 | 제 7장 | 제 8장
지구화학 개론 - 제 3장 지구화학을 위한 열역학
 
  3-1. 열역학이란
  3-2. 용어 정의
  3-3. 열역학 제 1 법칙
  3-4. 열역학 제 2 법칙
  3-5. 열역학 제 3 법칙
  3-6. 온도 압력에 따른 에너지 변화
  3-7. 몰당 에너지 - 화학 포텐셜
  3-8. Nernst 공식
  참고문헌

3-3. 열역학 제 1 법칙 (The First Law)

    열역학 제 1법칙은 에너지 보존에 관한 법칙이다. 즉 제 1법칙은 "에너지는 그 형태를 달리 할 수는 있으나, 없어지지는 않는다" 는 법칙이다.

    예를 들어, 왼쪽 그림과 같은 피스톤의 내부를 생각해보자. 이 시스템(하늘색 부분)의 내부 에너지는 외부에서 일을 한 만큼 증가하며, 외부에 일을 한 만큼 감소하고, 외부로부터 받은 열만큼 증가하며, 외부로 내보낸 열만큼 감소한다. 이 말은 일 에너지건 열 에너지건 간에 외부로부터 가해지는 에너지는 모두 내부에너지로 집적되며, 내부 에너지는 다시 일 에너지 또는 열에너지의 형태로 외부로 발산될 수 있음을 나타내는 것이다. 즉, 일에너지와 열에너지는 그 형태가 서로 다르지만 같이 내부 에너지로 보존되며, 그 반대도 정확하게 성립한다는 말이다.

    지금까지 살펴본 이 시스템의 내부 에너지 변화를 수식으로 표현해 보자. 만일 외부 압력이 P로 일정하다면, 내부 에너지 변화는 다음과 같다:



위 식을 미소 변화량에 관한 식으로 바꾸면 아래와 같다

dU = dQ - PdV.           (3-1)

    엔트로피(entropy; S)는 시스템의 혼란도 또는 무질서의 정도를 나타내는 열역학 함수인데, 이 엔트로피는 다음 식에 의해서 정의된다:

dS = dQ/T.           (3-2)

(3-2)식을 (3-1)식에 대입해서 다시 쓰면,

dU = TdS - PdV.           (3-3)

    엔탈피(enthalpy; H)는 일정한 압력하에서 들고 나는 열량을 기술하는 열역학 함수로서 다음과 같이 정의된다.

H = U + PV.           (3-4)

(3-4)식을 미분하면,

dH = dU + PdV + VdP.           (3-5)

(3-3)식을 (3-5)식에 대입하면,

dH = TdS + VdP.           (3-6)

 
3-4. 열역학 제 2 법칙에 계속

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