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일반물리학(SERWAY)Ⅰ
김희수 교수
단국대학교 대학원 응용물리학과 석사과정
단국대학교 대학원 응용물리학과 박사졸업
단국대학교 대학원 응용물리학과 석사과정
단국대학교 대학원 응용물리학과 박사졸업
단국대학교
현) 유니와이즈 전임교수
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총 18개 챕터, 44강으로 구성되어 있습니다.
| 제목 | 강의시간 | 상세내용 |
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| 1장. 서론 및 벡터 | ||
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[1강] 서론 및 벡터 (1)
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일반물리학 1강 서론 및 벡터
• 물리량 및 측정 표준: 물리량 정의와 기본/유도 물리량의 표준 설정, 측정 원리 확립 • 차원 분석 및 유효 숫자: 물리량의 차원 개념, 단위 환산 절차, 유효 숫자 규칙을 통한 계산의 정확성과 정밀도 확보 • 좌표계 및 삼각함수 활용: 직각/평면 극좌표계의 개념, 상호 변환 관계를 통한 공간 위치 표현 및 물리적 관계 해석 |
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[2강] 서론 및 벡터 (2)
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일반물리학: 벡터와 스칼라의 기본 개념 및 연산
• 벡터 스칼라 개념: 크기와 방향 기반 물리량 분류 및 연산 규칙 정의. • 벡터 연산 및 분해: 덧셈, 뺄셈, 스칼라 곱셈, 성분 분해 원리 및 삼각함수 활용. • 단위벡터 및 합성: 좌표축 단위벡터로 벡터 표현, 성분 합산을 통한 최종 벡터의 크기/방향 결정. |
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| 2장. 일차원에서의 운동 | ||
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[3강] 일차원에서의 운동 (1)
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일차원에서의 운동 (1): 위치, 변위, 속도 및 등속운동
* 일차원 운동 기본 개념: 위치·변위(벡터량), 속도·속력(벡터/스칼라량)의 정의와 상호 관계 이해. * 운동 그래프 분석: 변위-시간 그래프 기울기(속도) 및 속도-시간 그래프 면적(변위)·기울기(가속도) 해석 원리 학습. * 순간 속도 및 등속운동: 변위 함수의 미분을 통한 순간 속도 계산과 속도가 일정한 등속운동의 특성 및 위치 변화 공식 적용. |
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[4강] 일차원에서의 운동 (2)
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일차원에서의 운동 (2) - 가속도와 등가속도운동
• 가속도 개념: 시간에 따른 속도 변화율(평균·순간가속도) 정의 및 속도-시간 그래프 기울기를 통한 운동 분석 원리 • 등가속도운동: 가속도가 일정한 운동의 네 가지 운동학 공식을 활용한 변위·속도·가속도 관계 해석 • 자유낙하운동: 공기 저항을 무시한 중력가속도($g$) 기반 등가속도운동의 대표적 사례 및 특성 이해 |
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| 3장. 이차원에서의 운동 | ||
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[5강] 이차원에서의 운동 (1)
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2차원 운동: 위치, 속도, 가속도 벡터 및 포물체 운동
* 2차원 운동 벡터: 위치, 속도, 가속도 벡터의 정의 및 미분을 통한 계산 절차 요약 * 2차원 등가속도 운동: x, y축 독립적 해석을 기반으로 하는 위치 및 속도 벡터 구성 원리 * 포물체 운동: 수평 등속도·수직 등가속도 운동 결합 분석, 경로 방정식, 최대 높이·거리 및 보각 관계 특성 제시 |
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[6강] 이차원에서의 운동 (2)
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2차원 운동의 등속원운동 및 상대운동 분석
• 등속원운동: 일정 속력 원형 운동의 속도/가속도 특성, 구심가속도($a_c=v^2/r$)와 주기($T=2\pi r/v$) 개념 정의 • 곡선 운동 가속도: 속력 변화에 따른 접선가속도($a_t$)와 방향 변화에 따른 지름가속도($a_r$)의 원리 및 전체 벡터 합성 • 상대운동: 관찰자 기준틀에 따른 상대속도/상대가속도($\vec{u}_{PA}=\vec{u}_{PB}+\vec{v}_{BA}$, $\vec{a}_{PA}=\vec{a}_{PB}$) 분석 및 갈릴레이 변환식 적용 |
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| 4장. 운동의 법칙 | ||
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[7강] 운동의 법칙 (1)
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운동의 법칙 (1): 힘, 질량, 뉴턴의 법칙, 여러 가지 힘
• 힘의 개념 및 뉴턴 운동 법칙: 물체의 운동 상태 변화 원인인 힘, 관성, 질량, 뉴턴의 제1·2법칙을 통한 운동 원리 이해. • 운동 해석 도구: 자유물체도 작성 및 운동방정식 설정을 통한 알짜힘 분석과 가속도 계산 절차. • 주요 힘의 특성: 중력, 수직항력, 마찰력, 장력, 탄성력 등 다양한 힘의 정의, 작용 방향, 관련 수식 정리. |
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[8강] 운동의 법칙 (2)
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운동의 법칙 (2) - 뉴턴 제3법칙과 겉보기 무게
• 뉴턴 제3법칙: 작용-반작용 짝힘의 원리로, 한 물체에 작용하는 합력 0인 힘의 평형과 명확히 구분되는 상호작용 개념. • 힘의 평형 분석: 라미의 정리 및 자유 물체도 활용, 물체에 작용하는 힘의 합력 0 조건을 통해 미지수 힘 계산. • 겉보기 무게 및 관성력: 비관성계에서 뉴턴 법칙 적용을 위한 가상 관성력 도입, 겉보기 무게 설명 및 운동 분석. |
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[9강] 운동의 법칙 (3)
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9강. 운동의 법칙 (3) - 예제 풀이와 개념 정리
• 뉴턴 운동 법칙: 자유 물체도, 힘 분해를 통한 알짜힘($\sum \vec{F}$) 분석 및 가속도($a$) 산출 절차. • 다중 물체 시스템: 장력, 접촉력, 겉보기 무게를 포함한 운동 방정식($\sum \vec{F} = m\vec{a}$) 연립 풀이. • 운동 변수 예측: 등가속도 운동 공식 활용 및 비관성계 관성력 개념 적용으로 속도, 시간, 거리 계산. |
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| 5장. 뉴턴 법칙의 응용 | ||
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[10강] 뉴턴 법칙의 응용 (1)
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뉴턴 법칙의 응용: 마찰력
* 마찰력 개념: 물체의 운동을 방해하는 접촉력으로, 정지마찰력과 운동마찰력으로 구분되며 접점의 미끄러짐 여부로 판단. * 마찰계수 정의 및 측정: 수직항력에 비례하는 마찰력($f=\mu n$)의 비례 상수($\mu_s, \mu_k$)로, 빗면 실험을 통해 측정($\mu = \tan\theta$) 가능. * 마찰력의 운동 분석: 뉴턴 법칙 기반 힘의 분해, 자유 물체도, 운동 방정식($\sum F = ma$) 수립을 통한 물체 운동 상태 및 가속도 분석. |
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[11강] 뉴턴 법칙의 응용 (2)
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뉴턴 법칙 응용: 비등속 원운동
• 원운동의 구심력 개념: 물체의 원운동을 유지하는 중심 방향 힘의 정의 및 크기($F = m \frac{v^2}{r}$) 결정 원리. • 등속 원운동 분석: 장력, 마찰력, 수직항력이 구심력으로 작용하는 다양한 상황별 속력 및 힘의 관계 해석. • 비등속 수직 원운동: 중력 영향 하 최고점, 최저점, 임의 위치에서 장력, 수직항력, 한계 속력 변화 분석. |
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[12강] 뉴턴 법칙의 응용 (3)
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뉴턴 법칙의 응용 저항력과 종단속력 및 운동 분석
• 속력 비례 저항력 모델: 운동방정식의 변수분리법 적용 및 지수 함수 형태의 시간에 따른 속도 함수 유도 • 속력 제곱 비례 저항력 모델: 항력계수·유체밀도·단면적 등 물리적 변수에 따른 저항력 수식과 종단속력 산출 원리 • 종단속력 및 시간상수: 중력과 저항력의 평형을 통한 수렴 속도 정의와 시간상수(τ) 기반의 도달률 정량 분석 |
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| 6장. 계의 에너지 | ||
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[13강] 계의 에너지 (1)
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계의 에너지 (1): 일과 스칼라곱
* 에너지 개념: 물체 상태의 스칼라량으로 정의되며, 계와 환경 설정을 통해 에너지 전달 메커니즘을 분석. * 일(Work) 계산: 환경으로부터 계로 힘을 통해 에너지를 전달하는 과정으로, 일정한 힘은 힘과 변위의 스칼라곱($W = \vec{F} \cdot \Delta \vec{r}$)으로, 변하는 힘은 힘-변위 그래프 면적 또는 적분($W = \int F dx$)으로 계산. * 용수철 힘이 한 일: 용수철 복원력($-k\vec{x}$)과 외력($k\vec{x}$)이 한 일의 계산 방식과 부호 차이를 통해 에너지 전달 방향을 이해. |
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[14강] 계의 에너지 (2)
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계의 에너지 (2) – 운동에너지와 위치에너지, 보존력과 비보존력
• 에너지: 물체 상태를 나타내는 스칼라량; 운동에너지($K=\frac{1}{2}mv^2$)는 운동, 위치에너지($U_g=mgy$, $U_s=\frac{1}{2}kx^2$)는 위치 변화에 따른 잠재 에너지. • 일-운동에너지 정리: 일은 운동에너지 변화량($W=\Delta K$)이며, 보존력은 역학적 에너지를 보존하고 비보존력은 열에너지로 전환. • 힘과 퍼텐셜에너지 관계: 힘은 퍼텐셜에너지의 음의 미분($F = -\frac{dU}{dx}$)으로 표현되며, 계의 총 에너지는 항상 보존됨. |
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| 7장. 에너지의 보존 | ||
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[15강] 에너지의 보존
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에너지 보존 원리 및 일률
* **에너지 보존 원리**: 고립계 역학적 에너지 보존과 비고립계 에너지 전달을 통한 전체 에너지 보존 개념. * **비보존력**: 역학적 에너지 감소 원인 및 비보존력 작용 시 전체 에너지 보존 원리 적용. * **일률**: 에너지 전달 시간당 비율 정의, 순간/평균 일률 계산, 단위 및 힘-속도 관계 분석. |
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| 8장. 운동량과 충돌 | ||
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[16강] 운동량과 충돌 (1)
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33
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운동량과 충돌 (1): 선운동량 및 충격량
• 선운동량 개념: 질량과 속도의 곱으로 정의되는 물리량으로, 힘-에너지 분석이 어려운 물체 운동 해결에 활용. • 선운동량 보존 법칙: 외부 알짜힘이 0인 고립계에서 총 선운동량이 일정하게 보존되는 원리 및 다입자계 상호작용 분석. • 충격량 및 운동량 정리: 알짜힘의 시간 적분으로 운동량 변화량과 동일하며, 충돌 현상 및 완충 장치 원리 이해에 적용. |
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[17강] 운동량과 충돌 (2)
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1차원 충돌: 완전 비탄성, 탄성 충돌 및 응용
• 1차원 충돌 분류: 운동량 보존을 기반으로 운동에너지 보존 여부에 따라 완전 비탄성 및 탄성 충돌의 개념과 특징 정리 • 충돌 물리량 분석: 완전 비탄성 충돌의 최종 속도, 탄성 충돌의 충돌 후 속도 계산 및 반발 계수 정의를 통한 탄성도 분석 • 탄성 충돌 조건: 질량비에 따른 탄성 충돌 후 운동 양상 분석, 근사적 탄성충돌 해석과 에너지 보존 원리 응용 |
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[18강] 운동량과 충돌 (3)
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운동량과 충돌 (3), 질량중심과 입자계의 운동
• 이차원 충돌: X, Y축 운동량·에너지 보존 원리 적용, 특히 동일 질량 탄성 충돌 시 90° 운동 방향 특성 이해 • 질량중심 정의: 물체 운동 단순화를 위한 가상의 점으로, 이산 입자계는 합산, 연속체는 밀도와 적분으로 위치 계산 • 입자계의 질량중심 운동: 외부 알짜힘만이 질량중심의 가속도 결정, 내부 힘은 운동 궤적에 영향 없음 |
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[19강] 운동량과 충돌 (4)
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로켓 운동과 추진력
• 로켓 운동 및 추진력: 운동량 보존 법칙 기반 Tsiolkovsky 방정식으로 로켓 속도 변화와 추진력 계산. • 선운동량 보존 및 충돌: 충격량, 반발 계수를 활용한 완전 비탄성 및 탄성 충돌 유형별 운동량 분석. • 질량 중심: 이산 질점 및 연속체 시스템의 질량 분포 중심 정의 및 계산 원리. |
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| 9장. 상대성 이론 | ||
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[20강] 상대성 이론 (1)
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47
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상대성 이론 (1): 갈릴레이 및 아인슈타인의 특수 상대론
• 갈릴레이 상대성 원리: 관성기준틀 내 역학법칙 동등성을 정의하고, 마이켈슨-몰리 실험으로 에테르 가설 폐기 및 빛의 매질 부재를 입증 • 아인슈타인 특수 상대론: 모든 물리법칙 및 빛 속력 불변성 가정을 기반으로 동시성의 상대성 원리를 제시 • 시간 팽창 및 길이 수축: 로렌츠 인자를 통해 시간과 공간의 상대적 변화를 설명하며 쌍둥이 역설 등 핵심 현상 분석 |
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[21강] 상대성 이론 (2)
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04:
12
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상대성 이론 (2) 주요 개념 및 에너지 관계
* Lorentz 변환식: 특수 상대론에서 시간 및 공간의 상호 연관성을 설명하며 광속 불변 원리를 입증하는 시공간 변환. * 일반 상대성이론: 등가 원리를 통해 중력과 가속계 현상을 통합하고 질량에 의한 시공간 왜곡 개념을 설명. * 질량-에너지 등가성: 상대론적 운동량 및 에너지 개념을 정의하며 질량 결손과 에너지 방출 관계를 분석. |
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| 10장. 회전 운동 | ||
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[22강] 회전 운동 (1)
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45:
06
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회전 운동의 기본 변수 및 병진 운동과의 관계
• 회전 운동 변수: 각위치, 각변위, 각속도, 각가속도 등 회전 현상 기술을 위한 기본 물리량 정의 및 벡터 특성. • 등각가속도 운동: 등가속도 직선운동과 변수 치환하여 각운동 방정식을 적용하고 문제 해결. • 회전-병진 운동 관계: 반지름을 통해 선형 물리량과 각 물리량을 상호 변환하고, 접선 가속도와 지름 가속도를 구분하여 전체 가속도 분석. |
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[23강] 회전 운동 (2)
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회전운동에너지, 관성모멘트, 토크 및 벡터곱
• 회전운동에너지: 강체 회전 에너지를 질량 분포에 따른 관성모멘트와 각속력으로 정의하고 계산합니다. • 관성모멘트: 물체의 회전 저항도를 나타내며, 평행축정리를 활용하여 다양한 축에 대한 값을 효율적으로 계산합니다. • 토크 및 벡터 외적: 물체를 회전시키는 힘인 토크를 정의하고, 벡터 외적 및 오른손 법칙을 통해 크기와 방향을 결정합니다. |
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[24강] 회전 운동 (3)
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06:
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회전 운동 (3) 강체의 평형, 에너지, 각운동량 보존
* 강체 평형 원리: 알짜 외력 및 알짜 토크가 0인 병진·회전 평형 조건 분석 및 적용. * 회전 동역학 법칙: 알짜 토크($\tau$)에 의한 각가속도($\alpha$) 관계($\tau=I\alpha$) 및 회전 운동 에너지($K_R$) 변화($W=\Delta K_R$) 원리 이해. * 각운동량 보존: 입자 및 강체의 각운동량 정의($L=I\omega$)와 외부 토크 부재 시 각운동량 보존($I_i\omega_i=I_f\omega_f$) 원리 적용. |
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[25강] 회전 운동 (4)
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회전 운동 (4): 각운동량 보존 및 굴림운동
* **각운동량 보존**: 외부 토크 부재 시 관성모멘트 변화에 따른 각속력 변화를 통한 회전 상태 유지 원리. * **굴림운동 정의 및 에너지**: 미끄러짐 없는 병진운동과 회전운동의 결합으로, 총 운동 에너지는 병진 및 회전 에너지의 합. * **비탈면 굴림운동 가속도**: 정지마찰력 작용 하에 물체 질량중심 가속도 발생 원리 및 기하학적 형태가 가속도에 미치는 영향. |
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| 11장. 중력과 궤도 운동 | ||
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[26강] 중력과 궤도 운동 (1)
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38:
46
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뉴턴 만유인력 법칙과 중력장 개념
• 뉴턴 만유인력 법칙: 질량체 간 인력 작용 원리 및 질량과 거리 제곱에 반비례하는 힘의 크기 ($F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}$) 정의 • 만유인력 상수 측정: 캐번디시 장치를 통한 $G$ 값 결정 및 지구 평균 밀도 유추 과정 요약 • 중력장 개념: 질량 주위 중력 영향 공간 정의와 지구 내부 및 외부에서의 중력 변화 양상 분석 |
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[27강] 중력과 궤도 운동 (2)
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03:
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중력과 궤도 운동: 케플러 법칙과 에너지
• 케플러 법칙: 행성 궤도의 타원성, 면적 속도 일정 원리, 공전 주기의 장반경 비례 관계를 설명 • 중력 에너지 개념: 무한대를 기준으로 하는 위치 에너지 정의와 위성 역학적 에너지(운동 + 위치)로 궤도 형태를 결정 • 탈출 속력: 중력장으로부터 물체가 벗어나기 위한 최소 속력으로, 에너지 보존 법칙으로 유도 및 계산 |
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| 12장. 진동 | ||
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[28강] 진동 (1)
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진동 (1): 용수철 단조화진동의 기본 개념 및 수학적 기술
* 단순조화운동 (SHM): 복원력이 변위에 선형 비례하는 진동의 정의 및 용수철 진자 원리 이해 * SHM 수학적 기술: 운동방정식 해인 변위 함수 $x(t) = A\cos(\omega t + \phi)$ 유도, 각진동수 $\omega = \sqrt{k/m}$ 및 주기·진동수 등 핵심 물리량 정의와 계산 * 진동 변위-속도-가속도 관계: 미분을 통한 함수 유도, 상호 위상차 및 최대/최소 발생 지점 분석 |
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[29강] 진동 (2)
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0:
54:
16
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진동자의 에너지, 단진자, 물리진자 및 공명
• 단조화진동자 에너지: 역학적 에너지 보존 원리 및 운동, 퍼텐셜 에너지의 상호 전환 과정과 총 역학적 에너지($\frac{1}{2}kA^2$)의 진폭 의존성. • 단진자 및 물리진자: 작은 각변위 근사를 통한 단순조화운동 해석과 주기(줄 길이 $L$, 회전 관성 $I$) 결정 및 특성 비교. • 공명 및 감쇠진동: 저항력에 따른 감쇠진동 유형(과감쇠, 임계감쇠, 저감쇠) 분석과 고유 각진동수와 구동 각진동수 일치 시 진폭이 극대화되는 공명 현상 원리. |
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| 13장. 역학적 파동 | ||
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[30강] 역학적 파동 (1)
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1:
01:
08
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역학적 파동 기본 개념 및 파동 함수
• 역학적 파동 개념: 매질 진동을 통한 에너지 전달 원리 및 횡파·종파의 분류와 특징 이해 • 진행파 물리량: 진폭·파장·주기·진동수 등 핵심 물리량 정의 및 파수·각진동수를 활용한 파동함수($A\sin(kx \pm \omega t + \phi)$) 표현 • 선형 파동 방정식: 파동함수 미분 관계로부터 유도되는 기본 방정식과 $f(x \pm vt)$ 형태의 일반 해 분석 |
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[31강] 역학적 파동 (2)
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0:
45:
49
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역학적 파동의 속력, 반사, 에너지 전달, 음파
* 역학적 파동 속력: 매질(장력, 선밀도) 특성으로 결정되며, 진행 파동의 에너지 전달률은 진폭과 각진동수 제곱에 비례. * 파동의 반사 및 투과: 매질 경계면에서 고정단/자유단 조건 및 매질 밀도 차이에 따른 위상 변화 현상 분석. * 음파의 특성: 종파로서 밀과 소 형성 원리, 변위와 압력의 위상차, 매질 온도에 따른 속력 변화 분석. |
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[32강] 역학적 파동 (3)
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0:
37:
05
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Summary Content:
역학적 파동: 도플러 효과 및 파동의 기본 개념 • 도플러 효과: 음원 및 관측자 상대 운동에 따른 파동 진동수 변화 원리, 일반식 ($f' = \left(\frac{v \pm v_O}{v \mp v_S}\right)f$)과 반사음의 이중 효과 적용. • 역학적 파동의 기본: 횡파, 종파의 정의, 파동함수 표현($y = A\sin(kx - \omega t + \phi)$) 및 고정단/자유단 반사 특성 파악. • 파동의 속력 및 에너지: 줄에서의 파동 속력($v = \sqrt{T/\mu}$), 공기 중 음속($v = 331\sqrt{1 + T_C/273}$) 계산 및 사인형 파동의 에너지 전달률($P = \frac{1}{2}\mu\omega^2A^2v$) 이해. |
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| 14장. 중첩과 정상파 | ||
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[33강] 중첩과 정상파 (1)
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1:
05:
01
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중첩과 정상파의 기초 개념
• 파동 중첩 원리: 여러 파동의 위상차·경로차 기반 보강·상쇄 간섭을 통한 합성파동 형성 과정 설명 • 정상파 정의: 동일 파동의 반대 방향 중첩으로 마디·배를 갖는 정지 파동의 발생 및 특성 분석 • 줄에서의 정상파: 경계 조건에 따른 정규모드의 고유 파장($\lambda_n$) 및 진동수($f_n$)와 조화모드의 관계 탐구 |
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[34강] 중첩과 정상파 (2)
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0:
53:
49
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중첩과 정상파 (2): 공기관 정상파와 맥놀이
• 공기관 정상파: 관 끝 조건(열림/닫힘)에 따른 변위 마디/배 형성 및 파장/진동수 공식($\lambda_n, f_n$)을 통한 공명 현상 이해. • 양쪽 열린 관: $f_n = n(v/2L)$로 모든 조화모드 발생; 한쪽 열린 관: $f_n = n(v/4L)$ (n은 홀수)로 홀수 조화모드만 발생. • 맥놀이 현상: 진동수가 다른 두 파동의 중첩으로 발생하는 주기적 세기 변화, 맥놀이 진동수 $f_{beat} = |f_1 - f_2|$ 계산. |
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| 15장. 유체 역학 | ||
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[35강] 유체 역학 (1)
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1:
04:
34
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유체 역학 (1): 압력, 밀도, 정지유체 및 파스칼 법칙
• 유체: 흐르는 물질의 정의와 층밀리기 힘에 대한 복원력 부재 특성 및 밀도, 압력의 핵심 물리량 역할. • 정지 유체 압력: 깊이에 따른 압력 변화 원리($P = P_0 + \rho g h$)와 파스칼의 법칙을 통한 갇힌 유체 압력 균일 전달 메커니즘. • 유압프레스: 파스칼 법칙을 활용한 작은 힘으로 큰 힘 발생 원리 및 일(에너지) 보존의 적용. |
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[36강] 유체 역학 (2)
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0:
52:
03
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유체 압력 측정, 부력, 이상유체 및 연속 방정식
• 유체 압력 측정: 수은기압계·열린 관 기압계를 통한 대기압, 계기압력, 절대압력 개념 및 측정 원리 이해. • 부력 개념: 아르키메데스의 원리 기반 유체의 밀도 차이에 따른 부유·침강 조건 분석; 이상유체 특징: 비점성, 비압축성, 정상·비회전성 흐름 정의. • 연속방정식: 질량 보존 법칙에 기반한 유체의 부피 흐름률 ($AV$) 일정 원리 및 단면적-유속 관계($A_1 v_1 = A_2 v_2$) 적용. |
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[37강] 유체 역학 (3)
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유체 역학 (3): 베르누이 방정식
* 베르누이 방정식: 흐르는 이상 유체의 압력, 속력, 높이 관계를 일-에너지 보존 법칙 기반으로 설명. * 유체 압력-속력 관계: 정지 유체 깊이별 압력 변화 및 수평 흐름에서 속력 증가 시 압력 감소 원리 적용. * 베르누이 방정식 응용: 마그누스 효과, 비행기 양력, 토리첼리 법칙 등 유체 동역학 현상 분석. |
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| 16장. 온도와 기체 운동론 | ||
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[38강] 온도와 기체 운동론 (1)
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온도와 기체 운동론 (1): 온도 정의 및 열팽창
• 온도 개념: 열적 평형 상태를 판단하는 SI 기본 물리량으로, 열역학 제0법칙에 의해 객관적으로 정의. • 온도 눈금: 켈빈, 섭씨, 화씨의 기준점, 절대 영도(0 K) 및 상호 변환 관계 파악. • 열팽창 원리: 온도 변화에 따른 길이·면적·부피 변화와 선팽창·면팽창·부피팽창 계수($\alpha, 2\alpha, 3\alpha$) 관계, 물의 특이점 및 바이메탈 응용. |
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[39강] 온도와 기체 운동론 (2)
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온도와 기체 운동론 핵심 개념 정리
• 아보가드로 수: 몰 단위를 통한 기체 정량적 해석과 분자 수-몰 관계를 정의. • 이상기체 법칙: 기체의 거시적(PV=nRT) 및 미시적(PV=NkBT) 특성인 부피, 압력, 몰 수, 온도의 관계를 설명. • 기체운동론: 압력 및 온도의 미시적 해석, 분자 평균 병진운동 에너지와 제곱평균제곱근 속력의 관계, 에너지 등분배 원리 적용. |
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| 17장. 열적 과정에서의 에너지: 열역학 제1법칙 | ||
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[40강] 열적 과정에서의 에너지: 열역학 제1법칙 (1)
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열역학 제1법칙: 열과 내부에너지, 열용량, 비열, 잠열
* 열역학 제1법칙 기초: 내부에너지 정의와 온도차에 따른 열 에너지 전달 메커니즘 이해. * 열용량 및 비열: 물질의 온도 변화에 필요한 단위 질량당 열에너지 계산 원리 및 열량측정법 활용. * 잠열: 상태 변화 시 온도 변화 없이 내부에너지에 기여하는 열 개념 및 융해열, 증발열 계산. |
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[41강] 열적 과정에서의 에너지: 열역학 제1법칙 (2)
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열역학 제1법칙 (2): 열역학적 과정과 응용
* 열역학 제1법칙: 내부에너지 변화($\Delta E_{int}$)를 열($Q$)과 일($W$)의 합으로 정의하는 에너지 보존 원리. * 열역학적 과정의 일: 준정적 과정을 통해 $PV$ 곡선 면적으로 일($W = -\int P dV$)을 계산하는 방식과 경로 의존성. * 주요 열역학 과정: 단열, 자유팽창, 등압, 등적, 등온 과정별 고유 조건, 일 계산, 내부에너지 변화 특성. |
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[42강] 열적 과정에서의 에너지: 열역학 제1법칙 (3)
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열역학 제1법칙 (3): 이상기체 몰비열, 단열, 열전달
• 이상기체 열역학: 내부에너지의 온도 의존성 정의 및 몰비열($C_V, C_P$)과 자유도($f$)의 관계를 통해 기체 열용량 분석 • 단열 과정: 열 출입 없는 기체 상태 변화의 원리를 $PV^\gamma = \text{일정}$ 및 $TV^{\gamma-1} = \text{상수}$ 관계식으로 설명 • 열전달 방식: 전도, 대류, 복사 세 가지 메커니즘을 정의하고 각 방식의 물리적 원리 및 핵심 수식으로 열 에너지 이동 설명 |
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| 18장. 열기관, 엔트로피 및 열역학 제2법칙 | ||
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[43강] 열기관, 엔트로피 및 열역학 제2법칙 (1)
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열기관과 카르노기관, 열역학 제2법칙
• 열기관과 열역학 제2법칙: 열에너지를 기계적 일로 변환하는 장치의 원리, 열효율 정의 및 최대 효율의 한계 파악. • 가역 및 비가역과정: 계의 평형 상태 복원 가능성 및 자연 현상의 비가역적 특성 구분. • 카르노기관, 열펌프 및 냉장고: 이상적인 열기관의 순환 과정과 최대 열효율 공식, 그 역과정인 열이동 장치의 성능계수 정의. |
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[44강] 열기관, 엔트로피 및 열역학 제2법칙 (2)
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열역학 제2법칙과 엔트로피
• 엔트로피 개념: 계의 무질서도 척도이며, $dS=dQ/T$로 정의되는 경로 무관 상태 함수. • 열역학 제2법칙: 닫힌계에서 비가역 과정 시 엔트로피가 항상 증가하는 원리. • 통계적 엔트로피 및 비가역 과정: $S=k_B \ln W$로 무질서도 관계 규명, 비가역 과정 엔트로피는 등가 가역 과정으로 계산. |
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김희수 교수님
일반물리학(SERWAY)Ⅰ
