22.10.03 Energy and the First Law of Thermodynamics +12/16 수정

Chapter 2 기록

에너지 개념 정리와 문제 풀이를 주말부터 드디어!! 시작하였다. 문제와 개념에서 배웠던 식의 부호가 내가 이해했던 것과 다르게 계산이 되어 아직 정리가 되어있지 않은 상태라, 개념과 문제 몇 개 정리 후 질문도 한 번에 적어서 나중에 다 물어봐야징 ㅎㅎ

/12.16 종강 기념 블로그 들어왔다가 내 질문에 내가 답해놓기

시스템 내에서 에너지 변화(DE)는 내부에너지 변화, 운동에너지 변화, 퍼텐셜 에너지 변화의 합으로 나타낼 수 있다. 문제에 따라 다르지만, 운동에너지 변화와 퍼텐셜 에너지 변화는 무시하는 경우가 많다.
Energy Transfer 라는 단어가 많이 나올텐데, by heat이라고 하면 Q dot), by work라. 하면 W
dot이라 생각하기로 한다.(아마도. 중간에 바뀔 거 같음 또 ㅜㅜ ㅜ ㅜ ㅜㅜ 아놔)
여기서 생긴 질문인데, system으로 들어가는 열은 +, 나가는 열은 -로 표시하는 걸로 이해를 했었다. 근데 conduction radiation convection은 셋 다 나가는 열이 +로 표시된다. conduction은 +x 방향이라니 이해가 될만도 한데, 나머지 두 경우는 부호가 뭘 의미하는건지?

저 사진에서 +,-는 단순히 저 사진에서만 적용되는 거라서 절댓값을 계산해서 나중에 들어올때 +, 나갈 때 -로 적용하면 된다~~
Thermodynamic Cycle에서는 세 가지 경우를 배웠다.
먼저 power cycle은 고등학교 물리에서 배운 내용과 같다. 가한 열 대비 일을 얼마나 했는지가 중요하고,  
Refrigeration cycle은 일(electricity)대비 얼마나 열을 system이 흡수(Qin)하는지가 중요하고,
Heat Pump는 일 대비 얼마나 열을 system이 방출(Qout)하여 주변이 얼마나 따뜻해지는지가 중요하다. 각자의 coefficient of performance는 n, B, r로 표시한다.

 

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Example 2.3

System을 어디까지 설정하냐에 따라서 조건이 많이 변하는 문제여서 가져왔다. 특히 사진 속 형광펜 친 P의 경우, system에 piston이 포함되지 않았을 때는 대기압과 피스톤이 중력으로 인해 누르는 힘까지 포함시켜야 한다. system에 piston이 포함되었을 때는 dE부분이 복잡해진다. 대신 good insulator 라고 했으므로 dUpiston=0이라고 가정하고 푼다. 

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Example 2.4

그냥 energy라고 하면 Q, W이고, rate가 들어가면 Qdot, Wdot을 생각하고 풀면 된다. energy하지만 이 문제,, 역대급으로 의문이 많은 문제,, ,,, , 일단 왜 지 맘대로 convection식에 - 붙인건지? 왜 -인데,,, 헉 알았다 Q가 나가니까 -구나.. 근데 왜 기본식에서는 왜 나가는데 +지?? 기준을 세워야할 것 같다 엉엉

위에답해놓음 : 절대값을 구해서 방향은 내가 부여하기

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Problem 2.29

T1이랑 T2가 대각선으로 그려놨는데 사실 아무 상관 없는 문제. conduction 식에는 원래 -로 나와있으니, +방향에 맞게 원래 식과 똑같이 계산했다. T2를 구하는데 특이하게도 T2와 T0의 대소에 따라 두가지 값이 나온다. (b)를 구할 때 주의할 점은 단위가 per area 인것!! A를 어케구하지 한참 고민했는데 다시 보니 A는 그냥 나눠주면 된다.

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이거 처음 풀 때 답지가 이해가 안 됐는데, 교수님이 주신 파일에는 없고 교과서에만 있는 내용이다. by the surface라고 하면 Tb만 고려하고, exchange between..라고 하면 두 온도를 다 고려하면 된다. emissivity는 물질마다 다른 값이고, 시그마는 모두 같다. 

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Problem 2.40

고딩물리랑 또 다른 점 등장... 고려할 W가 여러개이다. steam이 paddle wheel로부터 받는(-)일, 기체의 부피가 늘어나면서 하는(+)일 두 가지가 나온다.

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Problem 2.44

난,, 이문제가 제일 싫다. 왜냐면 ,,, energy라는 말이 두 번 나오는데 뭐가 W고 Q인지 모르겠다. 그리고 왜 Q는 0인지 그와중에? 이건,, ,아무것도 모르겟다.. 엣큥

Q=0인 이유는 rigid insulated인데, 시스템 밖에서 따로 열을 주지도 않는다. paddle wheel이라는 거 자체가 안에서 프로펠러같은 걸 돌려서 일을 만드는 거라서 W라고 생각하면 됨!