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물리화학Ⅰ(열역학)

박성훈 교수

고려대학교 대학원 화학과 석사과정
고려대학교 대학원 화학과 박사졸업

학력

고려대학교 대학원 화학과 석사과정
고려대학교 대학원 화학과 박사졸업

강의경력

고려대학교
서울시립대학교
현) 유니와이즈 전임교수

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- 『물리화학』(Thomas Engel 저; 대학교재연구회 역, Pearson Benjamin Cummings)
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커리큘럼

총 0개 챕터, 49강으로 구성되어 있습니다.

커리큘럼
제목	강의시간	상세내용
[1강] 물리화학 소개	0: 45: 59
물리화학 소개 및 구성 * 물리화학: 물질과 그 변화를 물리학적 이론 및 방법론으로 탐구하는 학문으로, 평형·구조·변화의 핵심 영역으로 구성. * 평형 (열역학): 거시계 물질의 상태 및 에너지 교환을 분석하며, 변화 (화학 반응 속도론)는 물질의 변화 속도와 메커니즘을 규명. * 구조 (양자역학, 분광학, 통계열역학): 미시계 원자·분자 구조 및 에너지 준위를 연구하고, 통계역학으로 거시계 성질과 연결.
[2강] 물리화학 기초개념 (1)	0: 51: 45
원자와 물질의 기본 개념 및 전자 구조 * 원자 구조 및 원자론: 달턴 원자론부터 현대 원자 모형(핵, 전자, 아원자 입자)의 발전 과정과 기본 구성 원리 이해 * 원소 표기 및 전자 배치: 원자 번호, 질량수, 동위원소의 원소 기호 표현과 양자수 기반의 전자 에너지 준위 및 배치 규칙 학습 * 주기율표 및 원소 특성: 전자 배치에 따른 주기율표 블록, 금속성·비금속성 경향, 옥텟 규칙 및 NMR·MRI 응용 원리 분석
[3강] 물리화학 기초개념 (2)	0: 55: 28
분자의 화학 결합, 산화수, 구조 예측, 생체 분자 계층 • 화학 결합 기본 원리: 공유·이온·금속 결합, 산화수 정의, 루이스 구조 및 8전자계 규칙으로 분자 내 전자 분포와 안정성 파악. • VSEPR 이론: 중심 원자 전자쌍 반발 원리로 분자의 입체적 모양과 구조를 예측하여 분자 특성 이해. • 생체 분자 계층 구조: 자기조립 원리를 통한 고분자 및 초분자의 복잡한 형성 메커니즘을 분석.
[4강] 물리화학 기초개념 (3)	1: 08: 42
거시물질의 물리적 성질과 에너지 • 거시물질 물리적 상태 및 성질: 고체, 액체, 기체 정의와 질량, 부피, 물질의 양으로 기술하는 방식 이해. • 물질 성질 분류 및 측정: 물질의 양에 따른 크기/세기 성질 구분, 몰성질 정의, 온도 척도 변환 방법. • 에너지 종류와 보존 및 변환: 운동/위치 에너지 정의, 에너지 보존 법칙, 다양한 형태 간 변환 과정 이해.
[5강] 물리화학 기초개념 (4)	0: 58: 24
분자 수준과 거시적 성질, 전자기장 및 분광학 * 분자 통계역학: 미시적 분자 에너지 준위(양자화, 볼츠만 분포)를 거시적 물성(균등 분배 원리)과 연결하여 물질의 성질 분석. * 분자 에너지 양자화: 병진, 회전, 진동, 전자전이 등 분자 운동별 불연속적 에너지 준위와 그 간격 크기를 비교하여 분자 상태 이해. * 전자기파 분광학: 파동의 기본 성질 및 전자기파 스펙트럼(마이크로파~감마선)을 활용하여 분자의 특정 에너지 전이(회전, 진동, 전자)를 분석.
[6강] 물리화학 기초개념 (5)	0: 38: 54
단위 및 단위 환산 • 단위 정의 및 표준화: 물리량 표현의 핵심인 SI 기본 단위 7가지 개념과 IUPAC을 통한 측정 단위 표준화 원리. • 유도 단위 및 접두어: SI 기본 단위 조합으로 구성되는 유도 단위와 크기 표현을 위한 SI 접두어, 관용적 단위의 활용. • 단위 환산 절차: 차원 분석(dimensional analysis)을 이용한 단위 변환 방법 및 환산 인자의 유효 숫자 처리.
[7강] 기체의 성질 (1)	1: 00: 33
기체의 성질: 상태 변수 정의와 측정 * 기체의 상태 변수: 압력(P), 온도(T), 부피(V), 물질의 양(n) 등 거시적/미시적 성질을 정의하고 측정하는 원리. * 완전기체 및 실제기체 모델: 분자 간 상호작용 유무에 따른 이상기체 방정식($PV=nRT$)과 van der Waals 상태식($P = \frac{nRT}{V-nb} - \frac{na}{V^2}$) 비교. * 열역학 제0법칙: 역학적/열적 평형 개념과 온도계의 이론적 기반을 제공하며, 켈빈 척도 등 온도 및 압력 측정 원리 요약.
[8강] 기체의 성질 (2)	0: 58: 24
기체 법칙과 기체 분자 운동론 • 이상기체 상태식: 보일, 샤를, 아보가드로 법칙을 통합하여 기체의 압력, 부피, 온도, 몰수 간 거시적 관계를 $PV=nRT$로 정량화 • 기체 분자 운동론: 분자의 미시적 운동 가정을 통해 이상기체 법칙을 이론적으로 설명하고, 압력, 온도, 평균 운동 에너지 및 평균 제곱근 속력 간 관계를 제시 • 절대 온도/기체 상수: 기체 법칙 기반 온도 척도와 보편 상수 정의, 밀도·몰질량 계산 등 기체 현상 응용에 활용
[9강] 기체의 성질 (3)	0: 49: 06
기체 혼합물 법칙 및 수학적 배경 • 달튼의 부분 압력 법칙: 이상기체 가정 하에 기체 혼합물 전체 압력을 성분 기체의 부분 압력 합으로 정의하고, 몰분율을 활용하여 계산. • 미분 기초 개념: 함수의 순간 변화율과 그래프 기울기를 정의하고, 덧셈·곱셈·나눗셈·연쇄 규칙으로 계산. • 적분 기초 개념: 함수의 밑면적 계산과 미분의 역연산 원리를 이해하며, 부분적분 및 부분 분수 적분 기술을 적용.
[10강] 기체의 성질 (4)	0: 53: 35
실제 기체의 분자 상호작용 및 상태 방정식 * 실제 기체: 분자 상호작용(인력/반발력)으로 이상기체와 차이 발생, 압축 인자(Z)로 인력/반발력 지배 여부 분석. * 비리얼 상태식: 온도에 따른 실제 기체 거동 정량화하며, 보일 온도($T_B$)에서 이상기체 거동에 근접. * 반데르발스 상태 방정식: 분자 부피(-b)와 분자 인력(-a/Vm²)을 보정하여 응축 및 임계 현상을 포함한 실제 기체 모델링.
[11강] 기체의 성질 (5)	1: 12: 37
판데르발스 상태방정식의 유도 및 특징 * 판데르발스 상태방정식: 분자 부피(b)와 분자간 인력(a)으로 이상기체 한계를 보정하여 실제 기체 거동 설명. * 임계점, 보일 온도: 실제 기체 상전이 임계 조건 및 압축인자(Z)가 이상기체에 근접하는 온도를 예측. * 대응 상태의 원리: 환산 변수를 통해 보편적 기체 거동을 통합 설명하며 분자론, 저온 물리학 발전에 기여.
[12강] 일. 열 및 에너지	0: 57: 55
열역학 제1법칙 및 기본 개념 • 열역학 기초 개념: 열과 일의 관계 및 에너지 보존 법칙을 통한 자연계 에너지 흐름과 상태 함수 이해. • 열역학적 시스템: 계, 평형, 상태함수 정의, Gibbs 자유도 규칙 분석 및 열린계, 닫힌계, 고립계 분류. • 에너지 전달 원리: 온도 차이에 따른 열 전달과 조직적/무질서 분자 운동으로 구분되는 일 및 열의 본질.
[13강] 내부에너지	0: 47: 19
열역학 제1법칙: 내부에너지의 이해와 적용 * 내부에너지(U) 개념: 계의 전체 에너지로 운동 및 퍼텐셜 에너지의 총합이며, 절대값은 측정 불가능하고 변화량($\Delta U$)만 측정 가능. * 열역학 제1법칙 원리: 고립계 내부에너지 보존 원리이며, 닫힌계 내부에너지 변화($\Delta U$)를 열(q)과 일(w)의 합으로 정의. * $\Delta U$ 계산 규칙: 열(q)과 일(w)의 시스템 유입 시 양(+), 유출 시 음(-) 부호 적용하며, $\Delta U$는 경로 무관 상태함수.
[14강] 팽창 일	1: 12: 25
팽창 일의 계산과 열역학적 과정 • 열역학적 상태 변화: 상의 변화, 준정적, 가역/비가역 과정 개념 및 시스템 평형 상태 분석 • 팽창 일 개념: dw=-PextdV 정의, 자유/일정압력/가역/등온 가역 팽창 등 다양한 형태의 계산법과 P-V 선도 분석 • 일의 경로 함수 특성: 상태 함수와의 차이점, 가역 과정을 통한 최대 일 발생 조건 및 효율성 분석
[15강] 열의 전달	1: 05: 24
열의 전달과 엔탈피 개념 및 측정 * 열의 전달 원리: 온도 차이에 의한 에너지 전달 정의와 일정 부피 열량계를 활용한 내부에너지 변화($\Delta U = q_V$) 측정. * 열용량 정의: 물질 온도 변화에 따른 내부에너지 변화율($C_V = (\partial U/\partial T)_V$) 개념 및 계산 방법. * 엔탈피 개념: $H=U+PV$ 정의와 일정 압력 조건에서 엔탈피 변화($\Delta H = q_P$) 측정 및 내부에너지($\Delta U$)와의 관계($\Delta H = \Delta U + \Delta n_g RT$).
[16강] 엔탈피	0: 27: 40
엔탈피의 온도 의존성 및 열량 측정 • 엔탈피 온도 의존성: 일정 압력 몰 열용량 $C_P$로 정의되는 엔탈피의 온도 변화율과 그 특성 분석. • $C_P$와 $C_V$ 관계 및 엔탈피 변화: $C_P - C_V = nR$ (이상기체)를 포함한 열용량 차이 이해와 $C_P$ 온도 함수를 이용한 엔탈피 변화 계산. • 시차주사식 열계량(DSC): 물질의 상 변화 및 화학 반응 열량 변화를 정량적으로 측정하는 분석 원리 및 응용.
[17강] 단열 변화 (1)	1: 09: 24
단열 변화의 원리 및 과정 (Adiabatic Process) • 단열 변화 정의: 계와 외부 간 열 출입 없이 일로만 에너지 전환이 발생하며, 내부에너지 변화($dU$)가 단열 일($w_{ad}=C_v \Delta T$)과 동일한 열역학 과정. • 가역 단열 과정: 이상기체의 온도-부피($T V^{\gamma-1}$) 및 압력-부피($P V^{\gamma}$) 관계식을 기반으로, 팽창 시 냉각, 압축 시 가열을 유도하며 최대 일 수행. • 비가역 단열 과정: 일정 외부 압력($P_{ext}$) 하의 내부에너지 변화($dU = -P_{ext}dV$)로 정의되며, 가역 과정보다 수행되는 일의 양이 적음.
[18강] 단열 변화 (2)	0: 55: 49
열역학 제1법칙, 단열 및 등온 과정, 순환 과정 분석 • 열역학 제1법칙: 에너지 보존 법칙으로 내부에너지($U$)는 상태 함수, 열($q$)과 일($w$)은 경로 함수임을 정의. • 단열·등온 과정: 압력-부피 관계를 통한 워크($w$) 계산 및 비교로 각 과정의 열역학적 변화를 이해. • 순환 과정: 상태 함수(U, H)의 변화는 0, 경로 함수(q, w)는 0이 아닐 수 있음을 확인하며 열용량($C_{P,m}$) 계산 원리를 학습.
[19강] 표준 엔탈피 변화	1: 03: 18
열화학 엔탈피 변화 및 Hess의 법칙 • 열화학 기초: 화학/물리적 변화에 수반되는 열 현상을 엔탈피(H) 변화로 분석하며, 표준 상태 및 표준 전이 엔탈피를 정의. • Born-Haber Cycle: 이온성 고체 격자 에너지(H_L)를 승화, 해리, 이온화, 전자 친화도 등 다양한 엔탈피 변화 조합으로 계산. • Hess의 법칙: 반응 경로와 무관한 총 엔탈피 변화 불변성을 활용, 직접 측정 어려운 반응의 표준 반응 엔탈피 예측.
[20강] 표준 생성엔탈피. 반응 엔탈피의 온도 의존	0: 42: 23
표준 생성 엔탈피와 반응 엔탈피의 온도 의존성 • 표준 생성 엔탈피: 물질의 기준 척도 정의 및 헤스 법칙 기반 표준 반응 엔탈피 계산 원리 제시 • 엔탈피 예측 한계: 결합 엔탈피의 한계 분석 및 양자역학·분자 모델링을 통한 정확한 예측 필요성 강조 • 키르히호프 법칙: 반응 엔탈피의 온도 의존성을 정압 열용량 차이를 통해 정량적으로 예측하는 관계 확립
[21강] 수학적 배경: 다변수 미적분	1: 07: 10
다변수 미적분: 완전/불완전 미분과 상태/경로 함수 * 다변수 미적분 기초: 완전 미분은 경로 무관한 상태 함수를, 불완전 미분은 경로 의존적인 경로 함수를 정의. * 미분 관계식 및 함수 도출: 오일러 순환 관계와 같은 다변수 미분 관계식 활용 및 완전 미분으로부터 원함수 도출 절차. * 열역학적 응용: 등압 팽창 계수($\alpha$)·등온 압축도($\kappa_T$) 등 측정 가능한 물리량을 통한 상태 방정식 분석 및 예측.
[22강] 완전 미분과 불완전 미분	0: 46: 50
물리화학 상태식, 상태 함수 및 완전 미분 개념 • 물리화학 상태식: 기체 거동 예측을 위한 팽창계수 및 등온 압축도 유도, Van der Waals 상태식 관계 검증 • 상태 함수 및 경로 함수: 물리량의 경로 독립성과 의존성을 구분하며, 완전 미분과 불완전 미분으로 변화를 표현 • 열역학 제1법칙: 내부 에너지의 상태 함수적 특성 정의, 오일러 순환식을 통한 상태 함수 관계 확인 및 완전기체 등온 팽창 적용
[23강] 내부 에너지의 변화	0: 57: 01
내부 에너지의 변화 및 줄의 실험 * 내부 에너지 개념: 연력학 제1법칙 기반의 상태 함수로, 온도 및 부피 변화에 따른 시스템 에너지 변화를 정량적으로 분석. * 정적 열용량($C_V$) 및 내부 압력($\pi_T$): 내부 에너지 변화의 핵심 물리량으로, Joule 실험을 통해 이상 기체의 $\pi_T$=0임을 확인. * 실제 기체 내부 압력: 인력·반발력에 따른 $\pi_T$ 비제로 및 냉각/가열 효과 유발, 온도 기여도가 부피보다 지배적.
[24강] 엔탈피의 변화	0: 45: 42
엔탈피 변화와 열역학 관계식 • 엔탈피 변화: 온도(T), 압력(P), 부피(V) 함수 관계를 Joule-Thomson 계수($\mu$) 및 비열($C_P$)과 연결하여 물질 상태 변화 분석. • 비열 관계: 정압 비열($C_P$)과 정적 비열($C_V$)의 차이($T V \alpha^2 / \kappa_T$)를 유도하고 물질 특성별($C_P \approx C_V$, $C_P - C_V = R$) 적용. • 열역학 관계식 유도: 완전 미분 조건과 Euler 순환 관계식을 활용하여 엔탈피 등 다양한 열역학적 물리량 간의 관계 도출.
[25강] Joule-Thomson 효과	1: 00: 49
Joule-Thomson 효과: 기체 냉각 및 액화 원리 • Joule-Thomson 효과: 등엔탈피 팽창 과정에서 실제 기체의 온도 변화를 설명하며, 기체 냉각 및 액화 기술의 기본 원리. • Joule-Thomson 계수: 등엔탈피 조건에서 압력에 따른 온도 변화율을 나타내며, 분자 간 상호작용으로 냉각·가열 효과를 결정. • 반전 곡선: Joule-Thomson 계수가 0인 지점들의 궤적으로, 냉각/가열 영역을 구분하며 Linde 냉동기 등 기체 액화 기술에 응용.
[26강] 에너지의 분산 (1)	1: 18: 29
열역학 제2법칙: 자발적 변화와 엔트로피 * 열역학 제2법칙: 자발적 변화 방향성, 에너지 분산, 엔트로피 증가의 법칙을 확립하는 핵심 원리 * 켈빈/클라우지우스 선언: 열기관 효율 한계, 저온→고온 열 이동 불가능성 등 제2법칙의 본질적 원리 정의 * 깁스 에너지: 정온·정압 조건에서 시스템의 자발성 판단 및 화학 반응 예측에 활용되는 주요 상태 함수
[27강] 에너지의 분산 (2)	0: 40: 33
열기관의 이상적 버전: 카르노 사이클 • 열역학 기본 개념: 내부 에너지·엔탈피는 상태 함수, 열·일은 경로 함수이며 엔트로피는 $\int \frac{dQ_{rev}}{T}$로 정의. • 카르노 사이클: 이상적 가역 열기관의 등온·단열 과정 구조와 최대 효율 원리 분석. • 켈빈의 열역학 제2법칙: 단일 열원 100% 일 전환 불가 원리와 가역 단열 경로 교차 불가능성 증명.
[28강] 에너지의 분산 (3)	0: 53: 44
카르노 순환: 열기관 효율, 엔트로피, 열역학 제2법칙 * 카르노 순환: 등온 및 단열 과정으로 구성된 이상적 가역 열기관 순환으로, 엔트로피의 상태 함수성 증명 및 열역학 제2법칙의 기반. * 열기관 효율: 작동 물질과 무관하게 고온($T_h$) 및 저온($T_c$) 열원 온도에 의해 $\eta = 1 - T_c/T_h$로 결정되며, 항상 100% 미만. * T-S/P-V 다이어그램: 순환 과정의 열, 일, 엔트로피 변화를 시각화하며, 다이어그램의 폐곡선 면적은 순 일(Net work)을 의미.
[29강] 에너지의 분산 (4)	0: 38: 05
카르노 순환, 엔트로피, 열역학적 온도 척도 정의 * 카르노 순환 및 엔트로피: 가역 순환 과정의 이론적 효율 한계를 제시하고, 엔트로피를 상태 함수로 정의하는 원리. * 열역학적 온도 척도: 카르노 순환 효율에 기반하여 물질 무관한 절대 온도를 정의하며, 절대 영점과 물의 삼중점을 기준으로 함. * 온도 척도 비교 및 표준: 열역학적 온도 척도는 완전 기체 온도 척도의 한계를 보완, 물의 삼중점을 활용하여 불변의 켈빈 온도 표준을 확립.
[30강] 엔트로피	0: 56: 45
엔트로피의 열역학적 및 통계역학적 정의 • 엔트로피 열역학적 정의: 에너지 방향 예측 상태 함수로, 클라우지우스의 가역 과정($dS = dq_{rev}/T$)을 통한 개념화. • 엔트로피 통계역학적 정의: 볼츠만 상수($k$)와 미시 상태의 수($W$)를 활용한($S = k \log W$) 절대값 측정 원리. • 열역학 제2법칙 및 시간의 화살: 모든 자연 현상은 엔트로피 증가 방향으로 진행되는 비가역적 원리.
[31강] Clausius 부등식 (1)	0: 49: 31
클라우지우스 부등식과 엔트로피의 열역학적 정의 • 클라우지우스 부등식: 열역학 제2법칙의 수학적 표현으로, 엔트로피의 열역학적 정의와 고립계 엔트로피 증가 원리의 핵심 기반. • 엔트로피: 시스템의 상태 함수이자 고립계 자발 과정의 방향성을 결정하는 원리로, 열의 자발적 이동 현상 설명. • 냉동기 COP: 외부 일 투입으로 비자발적 열 이동을 실현하는 장치 성능을 일수행 계수로 정량화.
[32강] Clausius 부등식 (2)	0: 47: 03
Clausius 부등식과 엔트로피 이해 * Clausius 부등식: 열역학 제2법칙의 핵심으로, $TdS \ge đq$ 관계를 통해 엔트로피 변화의 최소 기준을 정의. * 엔트로피 개념 및 변화: 고립계에서 무질서도(ΔS) 증가(자발적), 0(가역), 감소(불가능) 과정 판단 기준으로, 줄 팽창 및 기체 혼합 엔트로피 계산 원리 적용. * 열기관/냉동기 원리: 켈빈·클라우디우스 선언 기반 효율(η) 및 성능 계수(COP)의 이론적 한계와 0K 도달 불가 원리 설명.
[33강] 공학에 미친 영향: 열기관	1: 15: 01
열기관: 오토 및 디젤 엔진과 미래 에너지 기술 * 열기관: 열에너지를 기계적 에너지로 변환하는 원동기로, 오토(정적 가열) 및 디젤(정압 가열) 엔진의 작동 원리 및 열효율 결정 요인 학습. * 엔진 열효율: 압축비와 컷오프 레이셔를 통해 열효율이 결정되며, P-V 다이어그램과 엔트로피 변화로 순환 과정 분석. * 열역학 제2법칙: 열기관의 효율 한계와 엔트로피 증가를 이해하고, 친환경 재생 에너지 및 전기 모터로의 전환 필요성 파악.
[34강] 공학에 미친 영향: 냉동기술	0: 27: 56
냉동 기술 및 열 펌프의 열역학적 원리 • 냉동기 작동 원리: 열역학 제2법칙 기반, 외부 일로 저온 유지 및 열 흡수, COP로 성능 정량화. • 열 펌프 작동 원리: 외부 일로 저온 열원 열 흡수, 고온으로 공급하여 난방에 활용, $\eta_{hp}$로 성능 평가. • 공학적 응용: 물의 냉각 및 동결에 필요한 일 계산 방법, 열 펌프와 전열기의 에너지 효율성 비교 분석.
[35강] 특정 과정에 수반되는 엔트로피 변화 (1)	0: 26: 21
엔트로피 변화 계산, 이상기체 등온 팽창/압축 * 엔트로피 변화 계산 원리: 상태 함수 엔트로피의 변화량을 가역 경로를 가정하여 산출하는 방법. * 이상기체 등온 과정: 가역/비가역 팽창 및 압축 시 시스템, 주위, 총 엔트로피 변화 계산 및 비교. * 자발성 판단 기준: 총 엔트로피 변화가 가역 과정은 0, 비가역 자발 과정은 0보다 큼을 통해 자발성 결정.
[36강] 특정 과정에 수반되는 엔트로피 변화 (2)	0: 59: 11
특정 과정에서의 엔트로피 변화 (가열/냉각 및 임의 변화) • 특정 과정에서의 엔트로피 변화: 가열, 냉각, 부피/압력 변화 등 다양한 열역학적 과정에서 이상기체 및 실제 물질의 엔트로피 변화량 계산 원리. • 이상기체 엔트로피 변화: 가역 등온, 등부피, 등압 및 임의 과정에서 열용량($C_V, C_P$)과 온도/부피/압력 로그 항을 이용한 변화량 계산. • 실제 물질 엔트로피 변화: 열팽창 계수($\alpha$) 및 등온 압축률($\kappa_T$) 활용하며, 액체 및 고체에서는 온도 의존항이 지배적인 역할.
[37강] 특정 과정에 수반되는 엔트로피 변화 (3)	1: 01: 21
상전이 및 기체 혼합의 엔트로피 변화 • 상전이 엔트로피: 가역/비가역 과정의 엔탈피-온도 기반 엔트로피 변화 계산 원리 및 트라우튼 규칙 적용. • 기체 혼합 엔트로피: 이상기체 혼합의 엔트로피 변화 계산식과 자발성 원리 분석. • 열역학 법칙과 생명: 제1, 2법칙의 변화 가능성/자발성 정의 및 생명체 네겐트로피 시스템 이해.
[38강] 열역학의 3법칙 (1)	0: 58: 10
열역학 제3법칙 및 엔트로피 측정 * 熱역학 제3법칙: 완전 결정 순수 물질의 절대 영도 엔트로피 0 수렴 원리로, 절대 엔트로피 기준 설정 및 측정 방법 제시. * 엔트로피 측정: 열용량 및 상변화 엔탈피 적분으로 절대 엔트로피 계산하며, 잔류 엔트로피는 0 K 분자 배열 무질서도로 발생. * 절대 영도 도달 불가능성: 유한 과정 내 0 K 도달 불가 원리로, 열역학 및 양자역학적 불확정성 원리에 기반.
[39강] 열역학의 3법칙 (2)	1: 10: 49
열역학 제3법칙과 엔트로피의 거동 • 열역학 제3법칙 및 엔트로피: 표준 반응 엔트로피 계산, 용액 이온 및 이상기체 압력 의존성, 결정 결함의 엔트로피 영향 분석. • 물질 상태별 열용량 및 엔트로피: 분자 운동 모드, 고체·액체·기체 상태별 열용량 및 엔트로피의 상대적 크기와 특성 이해. • 열역학 법칙 종합: 제0, 1, 2, 3법칙의 열적 평형, 에너지 보존, 엔트로피 증가, 절대 0도 불가능 원리 요약.
[40강] Gibbs 에너지와 Helmholtz 에너지 (1)	0: 35: 18
깁스-헬름홀츠 에너지와 자발성 기준 * 깁스-헬름홀츠 에너지: 연력학 제1·2법칙 통합 기반, 화학 시스템의 자발성 및 평형 조건을 정의하고 분석 * 헬름홀츠 에너지(A=U-TS): 일정 온도·부피 조건에서 시스템의 자발적 변화를 헬름홀츠 에너지 최소화로 설명 * 깁스 에너지(G=H-TS): 일정 온도·압력 조건에서 자발성을 깁스 에너지 최소화로 분석, 화학 평형 문제 해결에 활용
[41강] Gibbs 에너지와 Helmholtz 에너지 (2)	1: 07: 27
깁스 및 헬름홀츠 에너지의 물리적 의미와 응용 • 헬름홀츠 에너지: $A = U - TS$로 정의되며, 일정 온도 및 부피 조건에서 시스템의 자발성 기준이자 최대 일 능력($\Delta A$)을 나타냄. • 깁스 에너지: $G = H - TS$로 정의되며, 일정 온도 및 압력 조건에서 시스템의 자발성 기준이자 최대 비팽창 일 능력($\Delta G$)을 나타냄. • 자유 에너지 활용: 헬름홀츠와 깁스 에너지는 반응의 자발성 예측, 연료 효율성 비교, 온도에 따른 자발성 조건을 분석하는 데 필수적인 개념임.
[42강] 표준 몰 Gibbs 에너지	1: 02: 05
표준 몰 깁스 에너지 및 이온 용매화 • 표준 몰 Gibbs 에너지($\Delta_f G^o$): 물질의 열역학적 안정성 판단 및 표준 반응 Gibbs 에너지($\Delta_r G^o$) 계산 원리. • 용액 이온의 표준 생성 Gibbs 에너지: $\text{H}^+\text{(aq)}$를 0으로 설정하여 이온의 상대적 안정성 및 용매화 현상 분석. • Born 식: 이온 전하, 반지름, 용매 상대 유전율 기반 용매화 Gibbs 에너지($\Delta_{solv} G^o$) 예측 및 실험값과의 일치도 분석.
[43강] 내부에너지의 성질 (1)	0: 39: 10
열역학 기본식과 맥스웰 관계식 • 열역학 기본식: 열역학 1, 2법칙 통합 $dU=TdS-PdV$ 유도 및 내부에너지(U)의 완전 미분 조건 제시 • 기본 포텐셜: U, H, A, G 정의 및 각 포텐셜의 상태 변수별 기본식(dH, dA, dG) 유도 • 맥스웰 관계식: 4가지 관계식 유도, 엔트로피 등 측정 불가량을 측정 가능량으로 변환하는 물리적 원리 제공
[44강] 내부에너지의 성질 (2)	1: 02: 06
내부에너지 및 엔탈피의 상태 방정식과 응용 • 내부에너지 및 엔탈피의 열역학적 상태식: 맥스웰 관계식을 통해 부피 및 압력 변화에 따른 에너지 거동을 분석하는 원리. • 열팽창 계수(α) 및 등온 압축률(κT) 활용: 내부에너지, 엔탈피, 열용량을 측정 가능한 물리량으로 표현하고 이상 및 실제 기체의 특성 비교. • 줄의 계수(μJ) 및 단열 압축도(κS): 오일러 순환 관계와 가역 단열 변화를 통한 정의, 유도 및 물리적 의미 파악.
[45강] 내부에너지의 성질 (3)	0: 38: 32
액체 수은의 내부 에너지 및 엔탈피 변화 계산 및 가정의 영향 분석 • 액체 수은의 열역학적 변화: 내부 에너지($\Delta U$) 및 엔탈피($\Delta H$) 계산 시 온도·압력 의존성 부피 반영을 위한 열팽창 계수($\alpha$) 및 등온 압축률($\kappa$) 활용. • 내부 에너지($\Delta U$) 및 엔탈피($\Delta H$): 온도 변화 기여가 지배적이며, $\Delta U$는 압력 변화 기여 미미, $\Delta H$는 압력 변화 기여도 고려. • $C_p \approx C_V$ 가정: $\Delta U$ 계산에 오차를 유발할 수 있으므로, 공학적 정밀도 요구 시 물질 특성 계수를 활용한 정밀 계산이 필수.
[46강] 공학에 미친 영향: 저온 기술	0: 42: 51
저온 기술의 역사, 원리 및 열역학적 분석 * 저온 구현 기술: 증발냉각, 기체 팽창, 증기압축냉동, 전자 냉각 등 다양한 냉각 방식의 원리 및 응용 탐구. * 저온 유지 열역학: 뉴턴의 냉각 법칙 및 최소 동력 분석을 통한 효율적 온도 유지 메커니즘 이해. * 초저온 단열 탈자화: 자기열량 효과 기반의 엔트로피 변화를 활용한 극저온 달성 및 첨단 연구 응용.
[47강] Gibbs 에너지의 성질 (1)	0: 42: 05
Gibbs 에너지의 성질 및 온도 의존성, Gibbs-Helmholtz 식 • Gibbs 에너지(G): $G = H - TS$로 정의되는 자유 에너지로, 온도 및 압력 함수로서 다른 열역학 함수 유도 및 시스템 분석에 활용. • Gibbs 에너지 온도 의존성: 온도 증가에 따라 감소하며, 상전이 평형 지점을 각 상태 깁스 에너지 곡선의 교차점으로 분석. • Gibbs-Helmholtz 식: 화학 평형 조성의 온도 의존성을 설명하고, 특정 온도에서 깁스 에너지 변화를 계산하는 핵심 관계식.
[48강] Gibbs 에너지의 성질 (2)	0: 22: 32
깁스 에너지의 압력 의존성 분석 • 깁스 에너지 압력 의존성 원리: $(\partial G / \partial P)_T = V$ 로 정의되며, 온도 일정 시 부피를 압력에 적분하여 깁스 에너지 변화 계산. • 물질 상태별 깁스 에너지 거동: 고체·액체는 압력에 깁스 에너지 변화가 미미하나, 기체는 $G = G^0 + nRT \ln(P/P_0)$ 로 압력에 크게 의존하며 압력 0 근접 시 발산. • 실제 기체 퓨가시티 개념: 분자간 상호작용을 고려하여 실제 기체의 깁스 함수를 설명하기 위한 압력 보정 개념.
[49강] fugacity	1: 12: 03
Fugacity의 개념 및 실제 기체 적용 • Fugacity(퓨가시티): 실제 기체 비이상성을 정량화하는 유효 압력 개념으로, 깁스 에너지 및 화학 퍼텐셜 계산에 적용. • Fugacity 계수($\gamma$): $f=\gamma P$ 관계로 실제 기체 압축인자($Z$)와 연동, 분자 간 인력 및 반발력 효과를 정량화하고 화학 퍼텐셜 보정. • Fugacity 응용: 화학 평형 및 활동도 개념의 기초를 제공하며, 실제 기체 거동 분석에 활용.