Engineer's Background

[용어] 비열 specific heat

행복지구 2014. 4. 11. 16:57

비열 (比熱 : Specific heat)





단위 질량의 물질 온도를 1도 높이는 데 드는 열에너지를 말한다. 단위는 kJ/(kg*K)을 쓴다.


물의 비열은 물 1g을 1℃ 올리는데 필요한 열량이라고 기억하고 있다.  

이 설명은 일반적 표현은 아니지만, 예를 들어 고체나 액체같은 특별한 경우에는 쉽게 쓸 수 있다.  


<Table 1. 주요 물질의 비열>

[각주:1]



흔한 물질의 예를 들면 납, 철, 공기, 나무, 물의 비열은 표 와 같이 큰 차이를 보인다.  물의 비열이 공기의 비열보다 꽤 크고 또한 금속은 비열이 비교적 작다.  철이나 납은 에너지를 외부에서 조금만 가해도 온도가 쉽게 올라가는데 비해서 물은 쉽게 올라가지 않는다.  물의 비열이 크다는 것은 물을 에너지 저장고로 사용할 수 있다는 가능성을 보여주는 것이기도 하다.  



정적비열, 정압비열


정적비열(定積比熱 : constant volume specific heat)

체적이 일정한 단위질량 물질이 1도를 올리는데 필요한 열량, kJ/(kg*K)  

 


정압비열(定壓比熱 : constant pressure specific heat)

압력이 일정한 단위질량 물질이 1도를 올리는데 필요한 열량, kJ/(kg*K)  


에너지는 Cv 값으로 표시가 가능하며, 엔탈피는 u Pv 를 더한 것이므로 이상기체에 한해서는 

Pv 가 바로 RT 이므로, 이상기체에 한해서는 CP Cv 의 차이는 기체상수 R 만큼이다

(u, h, CP, Cv, Pv = RT 의 관계 유도식 포함


다시말해, Cp = Cv = R 로 표시되는 것은 이상기체, Cp = Cv로 할 수 있는 것은 비압축성이라고 가정한 물질일 때 뿐이다. 비압축성으로 가정하는 액체나 고체의 경우에는 온도에 따른 체적의 변화가 없기 때문에 정적비열과 정압비열을 구분하지 않는다. 비압축성 물질의 비열은 거의 온도에 의해서만 결정된다


반면, 압축이 가능한 물질(주로 기체)의 경우에는 가열되는 과정의 조건에 따라 비열이 다르게 나타난다. 즉, 계에 열이 가해졌을 때 압력이 일정하고 체적이 변하는지 혹은 체적은 일정하고 압력이 변하는 상태인지에 따라 비열이 다르게 나타난다. 



[각주:2]

위의 그래프에서 확인할 수 있듯, 물의 경우도 온도에 따라 비열이 달라진다. 하지만, 우리가 흔히 다루는 좁은 온도 범위안에서는 비열의 차이가 크지 않기 때문에비열을 거의 일정한 값이라고 근사화하기도 한다. (단,대기압으로 압력이 변하지 않는 상태)



2014. 04. 11 작성

2015. 12. 09 수정



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