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과학

비열비

비열비과학
영문명
Specific heat ratio
다른 표현
열용량비
기호
γ
정의
γ = cp/cv
비열비는 일정한 압력에서의 비열을 일정한 부피에서의 비열로 나눈 비다. 기호 γ를 사용하며 무차원 양이다. 기체의 압축과 팽창, 음속과 유동을 분석하는 데 쓰인다.

두 종류의 비열을 비교한다

cp는 압력을 일정하게 유지할 때의 비열이고 cv는 부피를 일정하게 유지할 때의 비열이다. 기체는 가열 중 팽창하며 일을 할 수 있으므로 두 조건의 에너지 관계가 다르다. 어느 조건의 비열인지 확인한 뒤 비를 계산해야 한다.

같은 기준의 값을 나눈다

질량 기준 비열끼리 또는 몰 기준 열용량끼리처럼 같은 물질과 상태에 대해 기준을 맞추어야 한다. 가상의 기체에서 cp가 1.05 kJ/(kg K), cv가 0.75 kJ/(kg K)라면 비열비는 1.4다. 단위가 소거되어 결과에는 단위가 없다.

기체 상수와 연결하는 경우

이상 기체에서는 질량 기준 비열의 차이 cp − cv가 해당 기체의 비기체 상수와 같다. 몰 기준을 쓴다면 그 차이는 보편 기체 상수 R이다. 질량 기준 값에 몰 기준 상수를 섞거나 이 관계를 모든 실제 물질에 그대로 적용해서는 안 된다.

항상 같은 상수인가

비열비는 기체의 상태와 조성에 따라 달라질 수 있다. 공기에 대해 자주 쓰는 근삿값을 다른 모든 기체와 온도에 공통인 값으로 사용해서는 안 된다. 일정한 γ를 가정한 압축이나 팽창 식을 사용할 때에도 그 가정의 범위를 함께 확인한다.

관련 문서

비열 / 열용량 / 등압 과정 / 등적 과정 / 이상 기체 / 단열 과정 / 음속 / 기체