[열역학 법칙] 열역학 제0~3법칙

목차

1. 열역학의 이해
2. 열역학 제0법칙
3. 열역학 제1법칙
4. 열역학 제2법칙
5. 열역학 제3법칙

본문내용

자연과학자들은 자연계에서 일어나는 에너지 변환과정들을 오랫동안 관찰한 결과, 두 가지의 결론을 얻어냈다. 첫 번째로는 에너지는 창조되지도 않고 소멸되지도 않는다는 것이다. 에너지 형태는 그 형태만 변화할 뿐이지, 어떤 변화 전에 에너지의 총량과 변화후 에너지의 총량은 동일하다는 이 결론은 『에너지 보존의 법칙』이라고 한다. 두 번째의 결론은 발생한 열에너지 모두를 기계적 에너지로 변환시킬 수는 없다는 것이다. 즉, 100%의 열효율을 가진 엔진은 만들 수 없다는 말이며, 이것은 『열역학 제2법칙』이라 불린다. 이 두 가지의 법칙은 단지 과학자들의 호기심을 만족시키는 것이 아니며, 우리의 실생활과 밀접한 관계를 가진다. 산업혁명 이래로 생산된 모든 엔진들은 모두 이 두 가지 법칙 하에 제작된 것이다.

열과 역학적 일의 기본적인 관계를 바탕으로 열 현상을 비롯해서 자연계에서의 에너지 흐름을 통일적으로 다루는 물리학의 한 분야이다.
생물계나 무생물계를 막론하고 모든 자연현상을 에너지의 흐름이라는 관점에서 생각할 때 없어서는 안될 학문 분야로, 화학이나 공학방면에서 많이 이용된다. 19세기 중엽 열기관의 계량이라는 기술적인 요청을 배경으로 시작된 학문으로 N.카르노를 비롯해서 J.줄, R.E.클라우지우스, 켈빈 등에 의해서 기초가되는 두 가지 법칙(열역학 제1법칙 및 제2법칙)이 경험적으로 세워졌다. 그 후 이 법칙이 가지는 의미를 J.맥스웰과 L.볼츠만, J.W.기브스 등이 미시적 입장에서 통계역학적으로 해명했다. 이는 물리 이론에 확률의 개념을 도입하므로서 열역학 이론에 새로운 해석을 할 수 있게 하였다.
그 후 W.H.네른스트는 절대0도(0K)에서의 엔트로피에 관한 정리(네른스트의 열정리)를 제창했고, 이는 M.플랑크에 의해 열역학 제3법칙으로 확립되었다.
열역학은 이들 3개의 주 법칙과, 열평형 개념의 성립에 관한 법칙(열역학 제0법칙)을 기초로 하여 구성된 이론체계로서 적용범위는 광범위하며 결과는 보편적 의미를 지닌다. 이는 열역학의 방법이 가지는 일반성에 의한 것으로 여러 영역에 이용되어 유용한 결과를 가져왔다. 그러나 한편으로는 현상론적인 성격에서 오는 한계도 있다.

참고 자료

없음