실제 산업 현장에서 많이 응용되는 분야를 중심으로 집필한 열역학

열역학이란 재료공학의 기초이면서, 많은 대학교에서 전공 필수로 공부하고 있는 과목으로, 열을 중심으로 한 에너지에 따른 물질 거동 변화를 연구하는 학문을 말한다. 즉, 물질의 조성, 특성변화를 에너지 관점에서 해석하는 분야이다. 재료에 대한 관심이 과거 철강재료 중심적 관점에서부터 현재 전자, 반도체, 배터리나 연료전지에 이르는 전자 및 에너지 관련 재료 분야로 확장되면서 재료공학과 학생들이 꼭 배워야 할 필수불가결한 학문이 되기에 이르렀다. 하지만 열역학을 처음 접한 학생들에게는 학문 내용이 너무 철학적이다 보니, 그 내용을 잘 이해한 후 추후 산업체에 직접 응용하기보다는 너무 계산에 치우쳐 어디에 어떤 수식을 사용해야 할지 혹은 새로운 현상을 과학적으로 이해하기 위해 어떻게 적용 계산해야 할지 갈팡질팡하고, 졸업 후 수업시간에 배웠던 지식들을 산업체에 제대로 활용 못하고 그대로 전문가에게 의존하는 경우를 저자는 종종 보아왔다. 따라서 저자는 30년 가까운 교육 및 연구경력을 통해 얻은 열역학적 지식들을 활용하여 이 학문의 진정한 물리적 의미와 계산 방법을 패턴화하여 분류 이해시킴으로써 산업체에 가서도 쉽게 잘 응용하는데 도움을 주고자 이 교재를 저술하였다.

주요내용
열역학의 주요 내용을 총 8장으로 구성하였으며, 각 장들은 그 장에서 배워야 할 ‘열역학 기본개념과 그 물리적 의미, 그 개념을 나타내는 관계 수식’ 그 개념을 실제 산업체에 응용하기 위한 ‘계산 방법들의 패턴 분류’및 그 패턴을 적용시킬 산업체 응용 문제를 다룬 ‘실전 연습문제’ 등 3가지 부분으로 구성되어 있다.
개요는 열역학의 정의 및 기본 용어
제1장~3장까지는 열역학 제1, 2, 3법칙으로 법칙화하여 이 법칙으로부터 얻은 엔탈피, 엔트로피, 프리 에너지라는 도구를 이용하여 화학반응에 대한 정보
제4장의 경우 화학반응이 일어날 때 상변태가 생기면 계산방법에서 잠열을 보정해 주어야 한다고 했는데 클라우지우스-클리페이롱 방정식, 잠열, 트루튼과 리차드 규칙
제5장은 평형상수라는 과학적 도구를 활동도라는 개념, 르샤트리에 법칙을 이용하여 평형상태에 있는 화학반응의 정보
제6~7장은 재료공학의 꽃인 용액의 열역학적 성질, 라울의 법칙과 헨리의 법칙 및 산업체 활용 사례

0장 개요(Introduction)
1장 열역학 제1법칙(The First Law of Thermodynamics)
2장 열역학 제2법칙(The Second Law of Thermodynamics)
3장 열역학 제3법칙(The Third Law of Thermodynamics)
4장 라우지우스－클라페이롱 방정식(The Clausius－Clapeyron Equation)
5장 퓨개시티, 활동도 그리고 평형 상수(Fugacity, Activity and Equilibrium Constant)
6장 용액 1(Solution 1)
7장 용액 2(Solution 2)
연습문제 풀이

박성

연세대학교 무기재료공학과(학사)
KAIST 재료공학과(석・박사)
미국 Univ. of Texas 교환교수
현 명지대학교 신소재공학과 교수

저서: 《Nanomaterials New Research》(미국),
《Science and Applications of Tailored Nanostructures》(영국) 등 다수

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