하늘 보면서 살자구요

표면장력은 단위길이당 힘으로 유체의 표면에서 작용하는 힘이다. ($\sigma = \frac{F}{l}$) 액체와 접하는 고체의 표면에너지가 작은 경우 표면장력이 우세하여 접착면이 최소화된다. 고체의 장력은 접착면에서 액체의 tangent(접촉각)로 파악할 수 있다. 고체의 표면에너지가 큰 경우 액체는 구형이 아닌 perfect wetting 상태가 된다. 비눗방울의 경우 자유물체도 단면에 대한 힘의 평형은 $(p_{i}-p_{o})=\frac{4\sigma}{R}$이다. po는 외부압이고 pi는 밖으로 밀어내는 압력이다. 이때 표면장력은 4부분에서 같은 힘으로 작용한다. 구를 가득 채운 액체의 경우 표면장력은 2부분에서 같은 힘으로 작용하고 $(p_{i}-p_{o})=\frac{2\sigma}{R}$이..

물체의 표면 가까운 곳에서는 점성의 영향을 고려해야 한다. 점성의 영향을 받는 점성영역과 그렇지 않은 비점성 영역으로 나눌 수 있다. 유체의 동점성이 크면(Re가 작으면) 유동장에서 점성영역이 커질 것이다. 점성이 0인 비점성유동에 대하여 평판에서는 속도가 일정한 반면 평판이 아닌 경우 물체 표면에서의 위치에 따라 속도가 달라진다. 점성이 있을 때 평판 표면에서 유체의 속도는 0이다. 평판 가까운 곳에서는 유체의 속도가 0부터 $U_{\infty}$까지 변하게 된다. 점성이 아주 작은 경우 점성영역(경계층)은 상당히 얇고 그 두께는 $\delta$로 나타낸다. ($u = 0.99U_{\infty}$에 도달할 때 벽으로부터의 거리) 평판의 앞쪽 끝에서 경계층이 생기기 시작하고 뒤로 갈수록 커진다. 초기에는..

유체가 기체인 경우 압력에 따라 밀도가 변하는 압축성 유동을 보인다. Ma = v/a(음속) > 0.3이라면 압축성 유동을 나타낸다. Ma 1이면 초음속이다. 이상기체를 살펴보자. $pV = n\bar{R}T$가 성립하고 일반기체상수 $\bar{R}$ = 8.314 kJ/kmol*K = 0.082 L*atm/mol*K이다. 여기서 몰수를 질량/분자량이라 하면 $pV = mRT$가 되며 R은 기체상수로 기체의 종류에 의존한다. 양 변을 질량으로 나누면 부피는 비체적, 혹은 밀도로 나타낼 수 있고 $p = \rho RT$가 얻어진다. 유체에 큰 압력이 가해질 때 압축되는 정도를 압축률이라 하며 $\beta = -\frac{1}{V}\frac{dV}{dp}$..

유체가 느리게 흐를 때는 층을 이루면서 잔잔히 흐르는 층류 유동을 보이고 ($\Delta p/L \approx \bar{v}$) 비교적 빠르게 흐를 떄는 뒤섞이며 불규칙한 난류 유동을 보인다. ($\Delta p/L \approx \bar{v}^{2}$) 그 사이 애매한 중간 단계를 천이 유동이라 한다. ($\Delta p/L \approx \bar{v}^{1.8}$) 결과적으로 층류와 난류를 구분하는 기준은 Reynolds수로 구분한다. $Re = \frac{\rho vD}{\mu} = \frac{vD}{\nu}$ ~ (관성력)/(점성력) Re 4000을 난류라 한다. (비뉴튼유체는 속도를 증가시키면 마찰이 줄어든다) 유체가 관에 입구를 지나 이동하면서 점성에 의해 속도분..

비점성(무마찰)(분자간힘x), 정상유동에서 유선을 따라 흐르는 비압축성유체(밀도 일정)는 Bernoulli 방정식이 성립한다. $p_{1} + \frac{1}{2}\rho v_{1}^{2} + \rho gz_{1} = p_{2} + \frac{1}{2}\rho v_{2}^{2} + \rho gz_{2}$ 이 식에 부피를 곱하면 에너지 단위로 나타낼 수 있다. 각 항은 정압 + 동압 + 정수압 = 전압을 나타내며 압력에너지, 운동에너지, 위치에너지는 서로 바뀔 수 있다는 것을 의미한다. 상황에 따라 운동에너지의 속도 term은 상대적인 것으로 무시 가능할 수 있다. 유체가 움직이다 물체를 만나면 물체의 끝부분에 속도가 0이 되는 정체점이 존재한다. 이때 베르누이 방정식은 $p + \frac{1}{2}\rh..

어떤 물질 n몰이 포함된 닫힌 계에서 가역공정인 경우 다음 식이 성립한다. 모두 상태함수이므로, 공정의 종류에 상관 없이 계의 성질에만 의존한다. $d(nU) = Td(nS) - Pd(nV)$, $d(nH) = Td(nS) + (nV)dP$, $d(nA) = -Pd(nV) - (nS)dT$, $d(nG) = (nV)dP - (nS)dT$ 이 식들은 일정 조성을 갖는 균질물질에 대해 닫힌 PVT 계에서 하나의 평형상태로부터 다른 평형 상태로의 미소 변화를 일으키는 임의의 공정에 대해 적용되는 기본적인 성질 관계식이다. 이 관계식들 속에서 간단한 수학적 연산으로 맥스웰 관계식이 얻어진다. $\displaystyle\Big(\frac{\partial T}{\partial V}\Big)_{S} = - \Big(..

열역학 제2법칙의 공리적 서술 공리4: 엔트로피는 내부가 평형상태인 임의의 계의 고유한 성질로서 계를 특정짓는 측정 가능한 상태변수들과 기능적으로 연관되어 있으며 엔트로피의 미소변화는 $dS^{t} = dQ_{rev}/T$로 주어진다. 공리5: 임의의 실제 공정들로부터 비롯되며 함께 고려되고 있는 임의의 계와 그 외부의 엔트로피 변화는 양이며 공정이 가역성에 근접하게되면 0으로 접근한다. ($\Delta S_{total} \geq 0$) 열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르는 경향을 가진다. (열기관 열펌프) 따라서 엔트로피는 다음과 같이 표현 가능하다. $\Delta S_{total} = \Delta S_{H}^{t} + \Delta S_{C}^{t} = -\frac{Q_{C}}{T_{H}} + ..

잠열이란, 상변화 시 열이 온도의 변화가 아닌 상태의 변화로 모두 이용되는 경우이고 헌열이란, 이와 반대되는 열 전달로 인한 온도 변화 현상을 말한다. 헌열에 대하여$dU = C_{V}dT + (\frac{\partial U}{\partial V})_{T}dV$, $dH = C_{P}dT + (\frac{\partial H}{\partial P})_{T}dP$였다. 일정 부피이며 내부에너지가 부피에 무관하면 $Q = \Delta U = \int_{T_{1}}^{T_{2}}C_{V}dT$이고 일정 압력이며 엔탈피가 압력에 무관하면 $Q = \Delta H = \int_{T_{1}}^{T_{2}}C_{P}dT$이다. 여기서 열용량은 온도에 의존한다. $C_{P}/R = A + BT + CT^{2} + DT^..