정압

정압은 열역학에서 압력이 일정한 상태 또는 과정을 의미한다. 압력이 일정하게 유지되는 조건 하에서 계의 상태 변화가 일어나는 것을 정압 과정이라고 한다. 이러한 과정은 일반적으로 대기압 하에서 일어나는 화학 반응이나 상변화에서 흔히 관찰될 수 있다.

특징

• 압력 일정: 정의에 따라 압력이 변화하지 않는다.
• 열역학 제1법칙: 정압 과정에서 계에 가해진 열은 계의 내부 에너지 변화와 계가 외부에 한 일의 합과 같다. 즉, ΔQ = ΔU + PΔV (ΔQ: 열량 변화, ΔU: 내부 에너지 변화, P: 압력, ΔV: 부피 변화).
• 엔탈피 변화: 정압 과정에서는 엔탈피 변화가 열량 변화와 같다. 엔탈피(H)는 H = U + PV로 정의되며, 따라서 ΔH = ΔU + PΔV 이므로 ΔH = ΔQ 이다.
• 열용량: 정압 과정에서 계의 온도를 1도 올리는 데 필요한 열량을 정압 열용량(Cp)이라고 한다.

예시

• 물 끓이기: 대기압 하에서 물을 끓이는 과정은 압력이 일정하게 유지되는 정압 과정이다.
• 실린더-피스톤 장치: 실린더 안에 갇힌 기체가 피스톤을 밀어내는 과정에서 외부 압력이 일정하게 유지되는 경우, 이는 정압 과정으로 볼 수 있다.
• 개방계 화학 반응: 대기압 하에서 플라스크 안에서 일어나는 화학 반응은 대개 정압 조건에서 진행된다.

활용

정압 과정은 다양한 공학 및 과학 분야에서 중요하게 활용된다. 예를 들어, 내연 기관의 작동 원리, 냉동 사이클, 화학 공정 설계 등에서 정압 과정의 개념이 필수적이다. 또한, 기상학에서도 대기압 변화를 이해하고 예측하는 데 중요한 역할을 한다.