단열과정

열 역 학
고전적 카르노 기관
분과 고전열역학 통계역학 화학열역학 평형열역학/비평형열역학
법칙 열역학 제0법칙 열역학 제1법칙 열역학 제2법칙 열역학 제3법칙
계 상태 상태방정식 이상기체 실제 기체 물질의 상태 열역학적 평형 공제부피 과정 등압과정 등적과정 등온과정 단열과정 등엔트로피 과정 등엔탈피 과정 준정적과정 다방과정 자유팽창 가역과정 비가역과정 내적가역성 순환 열기관 냉난방 순환 열효율
계의 성질 비고: 기울임꼴로 된 것들은 공액변수이다. 열역학도 세기 성질과 크기 성질 상태함수 온도  / 엔트로피 (개론) 압력 / 부피 화학적 퍼텐셜 / 입자수 증기량 대비성질 과정함수 일 열
물성 순수 물질의 열역학적 데이터베이스 비열용량  $c=$ $T$ $\partial S$ $N$ $\partial T$ 압축률  $\beta =-$ $1$ $\partial V$ $V$ $\partial p$ 열팽창  $\alpha =$ $1$ $\partial V$ $V$ $\partial T$
방정식 카르노 정리 클라우지우스 정리 열역학 기본관계 이상기체 법칙 맥스웰 관계식 온사게르 상호관계식 브리지먼 열역학 방정식 열역학 방정식 표
퍼텐셜 자유 에너지 자유 엔트로피 내부 에너지 $U(S,V)$ 엔탈피 $H(S,p)=U+pV$ 헬름홀츠 자유 에너지 $A(T,V)=U-TS$ 깁스 자유 에너지 $G(T,p)=H-TS$
역사 열역학사 개괄 열 개념의 역사 엔트로피의 역사 기체 법칙 영구기관의 역사 과학철학 엔트로피와 시간 엔트로피와 생명 브라운 래칫 맥스웰의 도깨비 열죽음 역설 로슈미트의 역설 협동학 이론 열소설 열이론 활력 열의 사사당량 원동력 주요 저서 마찰 때 발생하는 열의 원인에 관한 실험적 조사 불균일 물질의 평형에 대하여 불의 원동력에 관한 고찰 연표 열역학사 연표 열기관 개발사 연표 교육 맥스웰의 열역학적 표면 에너지 분산으로서의 엔트로피
과학자 베르누이 카르노 클라페롱 클라우지우스 카라테오도리 뒤엠 깁스 헬름홀츠 줄 맥스웰 폰 마이어 온사게르 랭킨 스미튼 슈탈 톰슨 켈빈 남작 워터슨
분류:열역학

열역학에서 단열과정(斷熱過程, adiabatic process)이란 어떤 열역학계가 외부와 열 및 물질의 출입이 차단된 채로 변화하는 과정을 일컫는다. 즉,

$\mathrm {d} U=\delta Q-\delta W$

에서 $\delta Q$가 0이다. 단열 과정은 가역 과정일 수도, 비가역 과정일 수도 있다.

압력-부피 도표에서 단열 과정을 나타내는 곡선을 단열 곡선(斷熱曲線, adiabat)이라고 한다.

단열 과정의 예

단열 팽창

W>0 일 때 열기관이 일을 한 만큼 내부 에너지가 작아진다. 기체의 온도가 내려간다.

단열 압축

W<0 일 때 열기관이 일을 받은 만큼 내부 에너지가 증가한다. 기체의 온도가 올라간다.

이상 기체의 가역 단열 과정

이상 기체의 단열 곡선

압력-부피-온도 공간에서의 단열 곡선. 여기서 온도축을 사영하여 없애면 압력-부피 평면의 단열 곡선을 얻는다.

입자당 자유도가 $q$개인 이상 기체의 경우,

$\delta Q={\frac {1}{2}}qN\;dT+P\;dV=(q/2+1)P\;dV+(q/2)NV\;dP={\frac {1}{2}}NP^{1-q}V^{-1-q}\;d(V^{q+2}P^{q})$

이다. 따라서 압력-부피 도표에서 단열 곡선은

$PV^{(q+2)/q}=$상수

의 꼴이다. 보통 변수

$\gamma =(q+2)/q$

를 단열 계수(adiabatic index)로 정의한다.

단원자 기체의 경우에는 $q=3$이므로 $\gamma =5/3$이다. 이원자 기체의 경우에는 $q=5$이므로 $\gamma =7/5$이다.