열역학계(thermodynamic system[1])란 열역학에서 전체 우주 중 현재 고찰하고 있는 부분을 가리키는 개념이다. 애초에는 "작용 물체"라 불렸다. 열역학에서는 간단히 라고도 한다. 열역학 계는 실제 또는 가상의 경계로 우주의 나머지 부분과 구분되며 이 경계 밖의 우주를 환경이라 한다.(그림 참조) 유용한 열역학 계의 구분은 자연적인 경계에 따르는 것이다. 물질, 에너지, , , 엔트로피와 같은 양자는 경계를 통과하여 계로 흘러든다. 피스톤과 같은 기관에서부터 시험관 속에서 일어나는 용해작용, 살아있는 유기체, 행성 등 어떠한 것이든 열역학 계가 될 수 있다.

열역학 계의 개념

열역학계는 환경과의 상호작용에 따라 고립계 , 닫힌계 , 또는 열린계가 될 수 있다. 고립계는 주위와 물질이나 에너지( 또는 )를 교환하지 않는다. 닫힌계는 에너지를 교환할 수 있지만, 물질을 교환하지는 않는다. 열린계는 물질과 에너지를 모두 교환하여 주위와 상호작용할 수 있다.

역사

편집

열역학 계에 대한 최초의 연구는 1824년 프랑스물리학자 사디 카르노가 자신의 연구 논문 〈열기관의 작용〉에서 "작용 물체"(예:증기 기관증기)라는 개념을 언급한 것이다.

그는 자신의 논문에서 아래의 그림과 같은 카르노 엔진의 개요를 설명하였다.

 
카르노 엔진에서 에너지의 흐름과 일

같이 보기

편집