일반화학 열화학 압력(P)과 일(w)의 의미

Question

압력이 일정할 때
q(p) = △E + P△V 이고 이때 P는 외부압력 이잖아요.

이 때 '압력이 일정할 때'라는게 외부압력이 일정할 때를 말하는건가요 아니면 계(system) 내부 압력이 일정할 때를 말하는건가요?

그리고 열화학에서 w는 오직 w=-P(외부)△V를 말하는거죠?

w=PV는 양수가 나오는데 열화학에서 w는 계가 일을 받는게 기준이라 말이 안되는거 같아서요.

Answer 1

안녕하세요.

'압력이 일정할 때' 라는 표현은 열역학적 과정에서 보통 외부압력이 일정하다는 것을 의미합니다. 이는 과정이 일어나느 동안 외부 환경에서 계에 작용하는 압력이 변하지 않는다는 것을 가리킵니다. 따라서, 외부압력이 일정할 때 열화학적 변화에 대한 식 q(p) = ΔE + PΔV는 외부 압력 P를 사용하여 표현됩니다. 여기서 ΔE는 계의 내부 에너지 변화, ΔV는 계의 부피 변화를 나타냅니다.
열화학에서 일(w)은 대체로 w = -P(외부)ΔV로 정의됩니다. 이 식에서의 마이너스 부호는 일이 계에 의해 수행되는 것이 아니라 계에 의해 받아들여지는 것을 나타냅니다. 다시 말해, 계가 부피를 팽창시키면 외부에 일을 수행하고, 계가 부피를 수축하면 외부로부터 일을 받아들입니다. 이 때문에 w = PV (여기서 P는 압력, V는 부피) 형태의 표현은 열화학에서 일반적으로 사용되지 않으며, 이는 계에 의해 일이 수행되는 것을 의미하기 때문입니다.

Answer 2

안녕하세요. 박정은 전문가입니다.

열화학에서 "압력이 일정할 때"란 주로 외부 압력이 일정한 경우를 의미합니다. 외부 압력은 계(system) 외부에서 가해지는 압력으로, 계가 일(work)을 할 때 또는 일할 수 있을 때 저항하는 힘을 제공합니다.

열화학에서 일(work, w)은 주로 w = -P(외부)ΔV로 표현되며, 이 때 P(외부)는 일정한 외부 압력을, ΔV는 부피의 변화를 나타냅니다. 여기서 음수 부호는 계가 외부에 일을 할 때 에너지가 계에서 외부로 빠져나감을 의미합니다.

일반적인 열역학 공식 w = PΔV에서 양의 값이 나오는 것은 이상 기체 상태 방정식 등에서 내부 압력을 의미할 때 사용됩니다. 그러나 열화학에서는 주로 계의 에너지 변화와 관련하여 일을 정의하므로, 계가 일을 할 때 에너지가 감소하는 방향으로 일의 부호가 결정됩니다.