한국폴리텍대학 서울정수캠퍼스 지능형에너지설비과 최재영 교수
(건축기계설비기술사, 공조냉동기계기술사)
제1장 열역학 기본사항
2. 열(熱)
고온의 물체에서 저온의 물체로 이동하는 에너지이며, 물질의 온도 변화가 있게 하는 원인이다. 열은 일을 할 수 있고, 다른 에너지로 전환되기도 한다.열은 항상 온도가 높은 물체에서 낮은 물체로 이동하며, 저절로 온도가 낮은 물체에서 높은 물체로 이동하지 않는다.
한 물체에서 다른 물체로 열이 이동할 때 두 물체는 열적 접촉을 하고 있다고 하며, 열적 접촉의 경우, 고온체에서 저온체로 열이 이동한다. 예를 들면 큰 그릇에담긴 따뜻한 물은 빨갛게 달구어진 압정보다 전체 분자 운동 에너지가 크다. 그러나 이 압정을 물에 넣으면 열이 물에서 압정으로 이동하지 않고, 압정에서 물로 이동한다. 또한 양동이에 가득 찬 따뜻한 물의 분자 운동 에너지의 총합은 커피 잔에 있는 뜨거운 물의 분자 운동 에너지의 총합보다 크다.
☞ 열의 성질
㉠ 열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 물체를 통해서 이동해 가는 분자의 운동에너지이다.
㉡ 물체에서 열을 빼앗으면 물체의 온도는 내려가고, 열을 주면 물체의 온도는 올라간다.
㉢ 모든 물체는 분자나 원자로 구성되어 있고, 이것들은 계속 운동을 하며, 이 운동은 온도가 높을수록 더 활발하다.
㉣ 온도가 높은 물체의 분자는 온도가 낮은 물체보다 운동에너지가 크므로 온도가 높은 물체와 낮은 물체를 접촉시켜 놓으면 충돌에 의해서 에너지가 큰 분자는 에너지가 작은 분자에게 에너지를 전달해 준다.
1-3 비열(Specific heat)
단위중량의 물질 온도를 단위온도 만큼 올리는데 필요한 열량으로 단위는 kcal/kg℃, Btu/1b℉, Chu/1b℃, J/kg℃, SI단위는 J/kg°K를 사용한다. 비열의 특성은 어느 단위계로 표시되어도 동일물질에 대해서는 같은 값을 가지며, 1kcal/kg℃=1Btu/1b℉=1Chu/1b℃가 된다.
비열(比熱)은 물질의 온도상승에 대한 기준으로서 동일중량이라도 비열이 작을수록 덥히거나 식히기 쉽다. 즉, 같은 질량의 물체를 데우거나 식힐 때 비열이 큰 물질일수록 온도 변화가 작고 시간이 오래 걸린다.
비열의 값은 같은 물질에 있어서도, 온도변화와 더불어 체적이 변화(팽창, 수축)하기 때문에, 정압비열과 정적(定積)비열로 구분되는데, 일반적으로 평균비열로 표시한다. 정압비열은 압력을 일정하게 유지하면서 가열할 때의 비열이고, 정적비열은 체적을 일정하게 유지하면서 가열할 때의 비열로 항상 정압비열이 크다.
기체의 경우 정적비열에 대한 정압비열의 비 를 비열비(specific heat ratio) 또는 단열비(adiabatic exponent)라 하고, 기체의 종류에 따라 다르다. 정적비열이 크다는 것은 자체적으로 에너지를 많이 축적할 수 있음을 의미하므로 연소할 때 발생되는 열량 중 많은 부분이 내부에너지 증가에 사용된다. 반대로 정압비열이 크다는 것은 외부에 일을 하는데 열량을 더 많이 사용함을 의미한다.
(1) 비열의 특징
① 비열은 물질마다 다르므로, 물질을 구별하는 특성이 되므로 같은 물질이면 비열이 같다.
② 일반적으로 액체의 비열이 고체의 비열보다 크기 때문에 같은 질량의 액체와 고체에 같은 열량을 가하면 액체가 고체보다 온도가 천천히 올라간다.
③ 비열이 클수록 온도를 높이는 데 많은 열량이 필요하므로 온도가 잘 변하지 않는다.
(2) 일상생활에서의 비열에 의한 현상
① 가정의 보일러는 비열이 큰 물을 데워 난방을 한다.
② 자동차 엔진의 냉각수로 비열이 큰 물을 사용한다.
③ 찜질 팩 속에 비열이 큰 물질을 넣어 오랫동안 따뜻함을 유지한다.
중략...
월간 에너지관리 2026년 6월호 게재
한국폴리텍대학 서울정수캠퍼스 지능형에너지설비과 최재영 교수
(건축기계설비기술사, 공조냉동기계기술사)
제1장 열역학 기본사항
2. 열(熱)
고온의 물체에서 저온의 물체로 이동하는 에너지이며, 물질의 온도 변화가 있게 하는 원인이다. 열은 일을 할 수 있고, 다른 에너지로 전환되기도 한다.열은 항상 온도가 높은 물체에서 낮은 물체로 이동하며, 저절로 온도가 낮은 물체에서 높은 물체로 이동하지 않는다.
한 물체에서 다른 물체로 열이 이동할 때 두 물체는 열적 접촉을 하고 있다고 하며, 열적 접촉의 경우, 고온체에서 저온체로 열이 이동한다. 예를 들면 큰 그릇에담긴 따뜻한 물은 빨갛게 달구어진 압정보다 전체 분자 운동 에너지가 크다. 그러나 이 압정을 물에 넣으면 열이 물에서 압정으로 이동하지 않고, 압정에서 물로 이동한다. 또한 양동이에 가득 찬 따뜻한 물의 분자 운동 에너지의 총합은 커피 잔에 있는 뜨거운 물의 분자 운동 에너지의 총합보다 크다.
☞ 열의 성질
㉠ 열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 물체를 통해서 이동해 가는 분자의 운동에너지이다.
㉡ 물체에서 열을 빼앗으면 물체의 온도는 내려가고, 열을 주면 물체의 온도는 올라간다.
㉢ 모든 물체는 분자나 원자로 구성되어 있고, 이것들은 계속 운동을 하며, 이 운동은 온도가 높을수록 더 활발하다.
㉣ 온도가 높은 물체의 분자는 온도가 낮은 물체보다 운동에너지가 크므로 온도가 높은 물체와 낮은 물체를 접촉시켜 놓으면 충돌에 의해서 에너지가 큰 분자는 에너지가 작은 분자에게 에너지를 전달해 준다.
1-3 비열(Specific heat)
단위중량의 물질 온도를 단위온도 만큼 올리는데 필요한 열량으로 단위는 kcal/kg℃, Btu/1b℉, Chu/1b℃, J/kg℃, SI단위는 J/kg°K를 사용한다. 비열의 특성은 어느 단위계로 표시되어도 동일물질에 대해서는 같은 값을 가지며, 1kcal/kg℃=1Btu/1b℉=1Chu/1b℃가 된다.
비열(比熱)은 물질의 온도상승에 대한 기준으로서 동일중량이라도 비열이 작을수록 덥히거나 식히기 쉽다. 즉, 같은 질량의 물체를 데우거나 식힐 때 비열이 큰 물질일수록 온도 변화가 작고 시간이 오래 걸린다.
비열의 값은 같은 물질에 있어서도, 온도변화와 더불어 체적이 변화(팽창, 수축)하기 때문에, 정압비열과 정적(定積)비열로 구분되는데, 일반적으로 평균비열로 표시한다. 정압비열은 압력을 일정하게 유지하면서 가열할 때의 비열이고, 정적비열은 체적을 일정하게 유지하면서 가열할 때의 비열로 항상 정압비열이 크다.
기체의 경우 정적비열에 대한 정압비열의 비 를 비열비(specific heat ratio) 또는 단열비(adiabatic exponent)라 하고, 기체의 종류에 따라 다르다. 정적비열이 크다는 것은 자체적으로 에너지를 많이 축적할 수 있음을 의미하므로 연소할 때 발생되는 열량 중 많은 부분이 내부에너지 증가에 사용된다. 반대로 정압비열이 크다는 것은 외부에 일을 하는데 열량을 더 많이 사용함을 의미한다.
(1) 비열의 특징
① 비열은 물질마다 다르므로, 물질을 구별하는 특성이 되므로 같은 물질이면 비열이 같다.
② 일반적으로 액체의 비열이 고체의 비열보다 크기 때문에 같은 질량의 액체와 고체에 같은 열량을 가하면 액체가 고체보다 온도가 천천히 올라간다.
③ 비열이 클수록 온도를 높이는 데 많은 열량이 필요하므로 온도가 잘 변하지 않는다.
(2) 일상생활에서의 비열에 의한 현상
① 가정의 보일러는 비열이 큰 물을 데워 난방을 한다.
② 자동차 엔진의 냉각수로 비열이 큰 물을 사용한다.
③ 찜질 팩 속에 비열이 큰 물질을 넣어 오랫동안 따뜻함을 유지한다.
중략...
월간 에너지관리 2026년 6월호 게재