열역학 법칙들과 실생활에서의 쓰임

1. 탐구 동기

요즘 장마가 끝난 대신에 폭염이 한국을 강타하고 있다. 이렇게 폭염이 왿�도 옛날보다 살기 편한 이유는 에어컨과 같은 냉방기구가 개발되었기 때문이다. 또한 음식이 상하지 않고 보관할수 있게 해주는 냉장고도 우리의 실생활에 많은 도움이 되고 있다. 이러한 에어컨이나 냉장고들의 원리는 열역학 법칙에 숨어있다고 할 수 있다.

열역학 법칙이라고 하면 어려워 보일수도 있지만, 원리는 크게 어렵지 않다. 특히 나는 자율활동 시간에 열역학 0법칙에 대해서 다루었는데, 열역학 0법칙이란 A왿� B가 열평형 상태이고 B왿� C가 열평형 상태이면 A왿� C가 열평형 상태라는 법칙인데, 간단하게 말하면 A왿� B의 온도가 같고 B왿� C의 온도가 같다면 A왿� C의 온도가 같다는 법칙이다. 이 자율활동 이후에도 열역학 법칙들에 관심을 갖게 되어 본 탐구에서는 열역학 법칙들에 대해서 다루고 싶다는 생각을 하게 되었다. 간단하게 찾아본 결과 열역학 법칙은 총 3법칙까지 있다는 것을 알게 되었다.

처음에 가전제품에 대해서 말한 것처럼, 열역학 법칙은 과학계의 이론에서도 매우 중요하지만 실생활에도 매우 중요하다는 생각이 들었고, 열역학 법칙을 이용한 사례가 많을 것 같다는 생각이 들었다. 그래서 본 탐구에서는 열역학 법칙들과, 그 법칙들이 실생활에서 어떻게 쓰이는지에 대해서 다루고자 한다.

2. 열역학 법칙

1)열역학 0법칙
열역학 제0 법칙은 열적 평형 상태를 설명하는 법칙으로, 두 열역학계 A왿� B가 열역학계 C왿� 각각 열평형 상태이면, A왿� B도 열평형 상태라고 한다.

2)열역학 1법칙

열역학 제1법칙은 보다 일반화된 에너지 보존법칙의 표현이다. 열역학 제1법칙은 어떤 계의 내부 에너지의 증가량은 계에 더해진 열 에너지에서 계가 외부에 해준 일을 뺀 양과 같다고 서술할 수 있다.

설명을 덧붙히자면, 열의 이동에 따라 계 내부의 에너지가 변하는데 이때 열에너지 또한 변한다. 이 에너지는 계 내부의 원자·분자의 역학적 에너지 등을 일컫는다.