[유체역학] 운동량방정식유도

목차

질량보존의 법칙을 유체에 적용한 식
운동량방정식
일반 에너지 방정식의 유도
일반 에너지 방정식의 단순형
기계적 에너지 방정식
[열역학 제2법칙과 ‘엔트로피’]
[엔트로피 개념에 대한 이해]

본문내용

이것은 에너지 보존법칙을 적용한 결과의 식이다. 에너지 보존법칙은, "어떠한 시스템이 있을 때 그 시스템에 대해 외부에서 수행한 일과 외부로부터 전달된 열은 시스템의 고유 에너지를 증가시킨다"로 표현할 수 있다. 고유 에너지에는 시스템 내 물질의 거시적 운동에 의한 운동에너지, 분자의 미시적 운동에 의한 내부에너지가 있다. 또한 3 번째 고유 에너지로서 퍼텐셜 에너지가 있다. 이것은, 중력과 같은 보존력(보존력에는 중력 외에 전기력 또는 자력 등이 있다)으로 인해 수행된 일을 에너지화한 것으로서, 물리적으로는 이러한 것들이 당연히 일의 성격을 갖고 있으나 계산상의 편리한 점을 들어서 퍼텐셜 에너지로 처리하는 것이다.
단위 질량당의 에너지를 비 에너지라 부른다.
운동 에너지, 퍼텐셜 에너지, 및 일은 기계적 에너지로 분류하고, 열과 내부에너지는 열적 에너지로 분류한다. 열역학과 압축성 유체역학에서는 열적 에너지가 큰 비중을 차지하지만, 학부과정에서 주로 다루는 비압축성 유체역학에서는 열적 에너지는 무관한 것으로 된다. 그러나 이 책에서는 에너지 방정식을 유도할 때만큼은 이 모든 에너지를 다 고려하고 있다. 열역학에서는 에너지 보존법칙을 적용할 때 정지된 시스템도 당연히 취급한다. 따라서 에너지 보존법칙은 시간과 무관한
의 형태로 많이 다룬다. 그러나, 유체역학에서는 유체유동에 따른 에너지의 유입 및 유출이 중요하므로 단위 시간당의 에너지 개념이 주로 사용된다. 그러면 에너지 보존법칙은
의 형태가 된다. 여기서, 좌변 첫 항은 시스템 경계를 통해 외부로부터 시스템에 전달된 단위 시간당 열이고, 두 번째 항은 역시 시스템 경계를 통해 시스템이 외부에 대해 단위 시간당 수행한 일이며, 우변은 시스템 내의 고유 에너지의 증가율이다.

참고 자료

없음