화학 4조 물의 상태변화 보고서

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열역학 제 1법칙
역사적으로, 에너지 보존의 법칙은 열의 일 당량에 의해 뒷받침되었다.
에너지 보존 법칙이 발견 될 당시에 그 당시를 지배하던 라부아지에의 칼로릭 이론과는 달리 열이 역학적인 일로 변할 수 있다는 것을 보여주는 예이기 때문이다.
열과 일의 관계를 발견하기 위한 시도는 럼퍼드 백작이라고 불리던 벤자민 톰슨에서부터 시작되었다.
그는 포신의 앞부분을 물속에 집어넣고 회전하는 굴대에 연결하여 포신의 앞쪽에 있는 드릴로 쇠를 깎아 내는 작업을 시작하자, 얼마 있지 않아 열이 발생하고 수 시간 뒤에는 물이 끓기 시작하는 것을 발견하였다.
그는 이 결과를 통해 열을 ‘칼로릭’이라는 물질의 흐름으로 생각한 라부아지에의 이론을 부정하고 열이 운동과 관련이 있다고 설명했다.
럼퍼드가 단순한 열이 운동과 관련이 있다는 새로운 시각을 제공하는 것에 그친 반면에, 독일의 내과의사 로베르트 율리우스 마이어는 에너지가 보존된다는 근본적인 개념의 혁명을 제공했다.
그는 그가 알고 있는 동물의 체온에 대한 이론과 몸이 기계적인 일을 한다는 것을 결합시켜 몸속의 연소반응이 열과 일을 발생시킨다고 결론지었다.
이 결론을 운동도 마찰을 통하여 열을 만들게 된다는 것과 종합되어 운동과 열은 서로 전환이 가능하다는 생각으로 발전되었다.
그는 철학적 추론에 의존해 그가 혐오하는 유물론과 대비되는 자신의 생각을 더욱 발전시켜 열의 일 해당량의 값을 추측하고 “소멸되지 않고 변환 가능하면서 무게가 없는 실제”라고 언급된 에너지에 대한 개념을 소개했다.
마이어의 추론이 경험적 근거가 부족했고 사변적 추론에 의존했다면, 영국의 제임스 프레스콧 줄은 열의 일 당량을 정밀하게 측정했다.
그의 실험 장비를 묘사하자면 끈의 한 쪽 끝에는 추가 달려있고 반대쪽 끝은 물레방아의 축에 감겨있는 상태에서 중력에 의해 정해진 거리만큼 추가 내려오게 되면 물레방아가 물을 휘저으며 일을 한다. 이론적으로는 추의 무게와 추가 내려온 거리로부터 추가 한 일의 양을 측정할 수 있고 물의 양과 증가한 온도를 재서 발생한 열의 양을 측정할 수 있다.

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