줄-톰슨효과에 대해 알아보자^^
줄 - 톰슨 효과에 대해 알아보자
(Joule-Thomson 효과)
안녕하세요~ 오늘은 줄 톰슨 효과에 대해 포스팅해볼 거예요.
줄 톰슨 효과는 화공 열역학의 기초를 다지는 중요한 효과예요~
그럼 바로 시작해볼게요^*^
줄 톰슨 효과란,
일정 엔탈피에서 온도 변화와 압력 변화의 상관관계에 대한 효과예요.
여기서! 우리는 줄 톰슨 계수의 정의에 대해 외울 필요가 있어요.
일정 엔탈피에서 온도 변화 분의 압력 변화! 꼭 암기하세요!!
등 엔탈피 과정 실험에서의 어려움
>> 등온 과정으로의 변환
등 엔탈피 과정을 실험하려면 생각해야 하는 부분들이 너무 많아요.
이 때문에 등엔탈피 과정 대신 등온 과정으로 변환해서 줄 톰슨 계수를 응용해요.
등온 과정의 줄 톰슨 계수는 위 사진과 같아요.
Euler chain reaction을 통해 변환을 해보면
ut= -Cp* u
라는 관계식이 나와요 꼭 외워야 하는 관계식이랍니다!!
암기
이상기체에서의 줄 톰슨 계수
이상기체에 경우 줄톰슨 계수는 0이에요.
이상기체에서는 U는 온도만의 함수이기 때문에 H 역시 온도만의 함수입니다.입니다.
이 때문에 등 엔탈피 과정에서는 엔탈피가 일정하다는 뜻이니
온도 변화가 0이죠.
따라서 줄 톰슨 계수 역시 0 이랍니다.
실제 기체에서의 줄 톰슨 계수
하지만 실제기체에서의 경우는 좀 더 복잡해요.
상황에 따라 줄 톰슨 계수의 부호가 다른데,
한번 부호에 따라 살펴볼게요.
상황에 따른 줄톰슨 계수의 부호
이는 우리 일상생활에서도 적용할 수 있어요^^
그림에서 처럼 입을 호 하고 불면 바람이 좀 더 차갑죠?
이게 바로 줄 톰슨 효과의 대표적인 예예요.
이유는 밑에 설명해 드릴게요.
기체를 팽창시키면 온도 변화는 어떻게 될까요?
기체를 팽창시키면 기체의 분자 사이의 거리가 멀어지면서 포텐셜 에너지가 증가해요.
하지만 등 엔탈피 과정이니까 운동에너지는 감소하겠죠?
이는 바로 온도의 감소를 의미해요.
이 때문에 기체를 팽창하면 온도가 감소하는 것이랍니다 ><
지금까지 줄 톰슨 계수에 대해 살펴보았습니다^^