엔탈피 정의에 대한 질문 (Thermodynamics, Enthalpy, Physics Equation, Energy Flow, Specific Volume, Engineering Diagram)

질문 요약

교수님이 올려주신 PDF와 강의에서 엔탈피의 정의를 h=u+pv라고 하셨습니다. 그런데 v는 체적이 아니라 비체적이 되어야 하는 것 아닌가요? 갑자기 왜 비체적이 체적으로 바뀌었는지 이해가 안 됩니다. (질문 시 사용한 이미지: https://lh3.googleusercontent.com/d/1SkXJ9J2-jvmBopuzMs2vt-xz2f64U6LS)

답변 요약

안녕하세요. h = u + pv에서 엔탈피는 질량으로 나눠진 비엔탈피로 정의되기 때문에 질문하신 v는 비체적이 맞습니다. 질문에서 잘 유도하셨습니다. 2번에서 나온 식을 유동일에 대입하고, 내부에너지 및 KE, PE를 질량유량으로 묶으면 pv값이 괄호 안에 들어가고, 이를 유동일이라고 정의했습니다. 자세한 강의는 아래 링크를 참고하세요. https://youtu.be/oMhXaHDcMt0

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엔탈피 정의에 대한 질문

질문: 교수님이 올려주신 PDF와 강의에서 엔탈피의 정의를 \( h = u + pv \)라고 하셨습니다. 그런데 \( v \)는 체적이 아니라 비체적이 되어야 하는 것 아닌가요? 갑자기 왜 비체적이 체적으로 바뀌었는지 이해가 안 됩니다.

답변

안녕하세요. 질문해 주신 부분에 대해 설명드리겠습니다. 엔탈피(\( H \))는 열역학에서 매우 중요한 개념으로, 시스템의 열역학적 상태를 설명하는데 사용됩니다. 기본적으로 엔탈피는 다음과 같이 정의됩니다:

\[ H = U + PV \]

여기서,

• \( H \): 엔탈피
• \( U \): 내부 에너지
• \( P \): 압력
• \( V \): 체적

그런데 질문에서 언급하신 바와 같이, 종종 비체적(\( v \))을 사용하여 엔탈피를 정의하는 경우도 있습니다. 이를 비엔탈피라고 하며, 다음과 같이 정의됩니다:

\[ h = u + pv \]

여기서,

• \( h \): 비엔탈피 (단위 질량당 엔탈피)
• \( u \): 비내부에너지 (단위 질량당 내부 에너지)
• \( p \): 압력
• \( v \): 비체적 (단위 질량당 체적)

비엔탈피는 엔탈피를 질량으로 나눈 값이므로, 엔탈피와 비엔탈피의 관계는 다음과 같습니다:

\[ H = h \cdot m \]

여기서 \( m \)은 질량입니다. 즉, \( H \)는 비엔탈피 \( h \)에 질량 \( m \)을 곱한 값이 됩니다.

질문에서 사용하신 식인 \( h = u + pv \)는 비엔탈피에 대한 식이 맞습니다. 따라서, \( v \)가 비체적이 되어야 한다는 점은 올바른 지적입니다. 비엔탈피 식을 통해 시스템의 상태를 보다 직관적으로 이해할 수 있습니다.

자세한 유도 과정은 다음과 같습니다:

1. 먼저 내부 에너지 \( U \)를 질량 \( m \)으로 나눈 비내부에너지 \( u \)를 정의합니다: \[ u = \frac{U}{m} \]
2. 체적 \( V \)를 질량 \( m \)으로 나눈 비체적 \( v \)를 정의합니다: \[ v = \frac{V}{m} \]
3. 엔탈피 \( H \)를 질량 \( m \)으로 나눈 비엔탈피 \( h \)를 정의합니다: \[ h = \frac{H}{m} \]
4. 엔탈피의 정의를 비엔탈피로 표현하면: \[ h = u + pv \]

이러한 유도 과정에서 비체적과 비내부에너지를 사용하여 비엔탈피를 정의하게 됩니다. 따라서 질문하신 식에서 \( v \)는 비체적이 맞습니다.

더 자세한 내용은 아래 강의 링크를 참고하시기 바랍니다.

강의 링크

또한, 엔탈피와 관련된 다른 중요한 개념들은 다음과 같습니다:

• 유동일: 유체의 흐름에서 엔탈피와 관련된 에너지 보존 법칙
• 질량유량: 단위 시간당 흐르는 질량
• 내부에너지: 시스템 내부의 에너지

엔탈피와 관련된 개념들은 열역학 수업에서 자주 다루어지며, 공학 강의에서도 중요한 부분을 차지합니다. 엔탈피, 비체적, 비엔탈피 등의 개념을 명확히 이해하면 열역학 문제를 해결하는데 큰 도움이 됩니다.

키워드: 엔탈피정의, 비체적, 내부에너지, 질량유량, 유동일정의, 열역학수업, 공학강의, 열역학개념, 비엔탈피, 물리학개념

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