가역과정 비가역과정

1 가역과정과 비가역과정

 1) 가역과정의 정의(reversible process)

   - 물체가 열역학적으로 평형상태를 유지하면서 변하고 있을때의 과정을 뜻한다.

   - 어떠한 계의 상태변화가 미소변화를 일으키며 진행되며 계와 주위환경에 아무런 변화를 일으키지 않고 원래의 상태로 되돌아 갈 수 있는 변화를 뜻한다.

 2) 비가역과정의 정의(irreversible process)

   - 상태가 변화할때 평형이 깨져서 가역변화를 하지 못하고 에너지 손실이 발생하는 과정.

 

2 가역과정과 비가역과정의 관계(열역학정과정)

 1) 열역학과정의 정의

   - 열역학 상태(thermodynamic state)는 계의 거시적(macroscopic) 조건을 의미하며, 열역학상태(thermodynamic state)를 변화시키는 것을 열역학과정(thermodynamic process)이 부름. 또한 열역학 과정은 가역과정(reversible process)와 비가역과정(irreversible process)로 분류할 수 있다.

 

  2) 열역학정과정의 특징

   - 자연계에서 일어나는 모든과정은 비가역과정이다.

   - 비가역과정을 가역과정으로 가정하고 문제를 해결하는게 효용성이 높아질때도 있으며 이렇게 가역과정으로 취급할 수 있는 과정을 준평형상태(quasi-equilibrium process) 또는 준정적과정(quasi-static process)이라한다.

   - 가역과정에서는 열역학정 상태가 항상 평형을 유지한다고 가정한다.

     * 마찰, 난류운동, 교축등에서 에너지 손실은 발생하지 않고, 상태변화는 계 내부에 보전됨을 의미한다.

   - 에너지는 다양한 형태로 외부에 전달되어 내부의 에너지가 전이된다.

   - 원래상태로 되돌리기 위해서는 전이된 에너지와 같은 크기의 에너지가 외부에서 보상해주어야 하는데 이러한 추가적인 공급을 열 또는 일로서 보상하게 된다. 즉 이전상태로 되돌아가기 위해 차이만큼을 보상하는 행위가 필요하므로 이것을 비가역이라한다.

   - 비가역은 엔트로피의 증가를 의미한다.

    * 가역과정은 엔트로피가 0이며, 비가역과정은 외부로의 전이(열의 이동등)이 있으므로 항상 양수로 표시된다.

 

  3) 비가역의 요인

    ① 마찰

    ② 팽창
    ③ 열전달

     - 고온의 물체에서 저온의 물체로 열이 전달되면, 원상태로의 회복을 위해 냉동기가 필요하며 외부로부터의 일이 필요한다.
    ④ 혼합

      - 서로다른 물질을 다시 분리하기 위한 일이 필요하게 된다.