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공업열역학 2판

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책소개

이번 제2판 국문판에서도 초판에서 기술한 발간 기조를 그대로 유지하였으므로, 초판 역자 서문을 참고하길 바란다.

다만, 제2판 원서에 새롭게 편성된 특징적인 변화 내용과 역자로서 마땅히 한 일을 함께 개조식으로 요약하면 다음과 같으며, 전자에 관한 상세한 설명은 원저자 서문과 해당 본문을 참고하길 바란다.

① 적어도 200 문이 넘는 연습문제들이 각 장에 신규/교체 되어 새로이 추가되었다.

② 각 장의 해당 절 마다 끝부분에 “심층 사고/토론용 질문”란이 신설되어 있다.

③ 각 장 마다 “요약” 란에 “핵심 식” 들을 정리하여 추가하였다.

④ 제1장에는 국제단위계(SI) 외에도 미 상용단위계(USCS)가 추가 소개되어 있다.

⑤ 제7장에 왓킨슨 사이클과 밀러 사이클에 관한 간단한 내용이 신규 추가되었다.

⑥ 참고로 Digital Resources 사용에 관한 안내문을 원문 그대로 실었다.

⑦ 초판에 있었던 구문상 오류와 의미상 오류를 색출하여 바로 잡았다.

제①항에 관하여, 저자 서문에는 ‘무려 100문이 넘는’ 새로운 문제로 연습문제가 풍부해졌다고 하였으나, 실제로 살펴보니 연습문제는 적어도 200문 이상이 신규로 또는 교체되어 증가하였으며 각종 문제도 함께 분석한 결과 그 통계는 다음과 같제②항에 관하여, 이 질문란이 신설된 것은, 저자 서문 내용을 빌리자면, 열역학 및 공학과 관련된 주제에 관하여 깊이 생각하도록 자극을 주어 제시된 질문을 생각하고 토론함으로써, 에너지가 개개인과 세상에 어떻게 영향을 미치는지를 꿰뚫어 보는 통찰력을 키우게 될 것이다. 또한, 이러한 정보가 설계 및 제작 중에 어떻게 에너지에 적용될 수 있는지를 이해하게 해줄 것이므로 이는 저자가 기획한 매우 중요한 특징적인 변화 가운데 하나임이 분명하다.

제③항에 관하여, 공학에서는 해당 이론 식의 탄생 배경과 식 유도 과정도 중요하지만 식을 쉽게 사용할 수 있도록 식들을 잘 정리하는 관리 또한 중요하다. 그러한 견지에서 볼 때, 각 장 마다 “요약” 란에는 “핵심 식” 들이 잘 정리하여 새로이 추가되어 있다.

제④항에 관하여, 단위는 공대 학생들과 엔지니어들에게는 항상 긴장하고 있어야만 하는 기본 소양이자 최종 병기이다. 단위는 가장 중요한 공학 정보이자 차원해석 수단임을 잘 알면서도 소홀히 하기 쉬운, 말하자면 ‘애증의 대상’ 이라고나 할까? 제1.1.5목에서는 미 상용단위계(USCS, the United States Customary System ; FPS 단위계를 기본으로 한다)의 수줍은 귀환을 예고하는 것일까? 현재 일상생활에서 국제단위계 (SI, Le Système Internationald’Unités ; MKS + cgs 단위계를 기본으로 한다) 사용이 강제되고 있지 않는 나라로 미국과 미얀마가 공식적으로 언급되고 있지만, 현실적인 면을 고려할 때 SI 단위와 함께 USCS를익히는 것도 엔지니어로서 차원과 단위 개념의 외연을 넓히는데 훨씬 더 좋다고 생각한다.

제⑤항에 관하여, 최근 하이브리드 차량용 내연기관에 왓킨슨 사이클과 밀러 사이클 용도가 늘어나는 것을 염두에 두고 이를 추가하여 짧게 소개하고 있다. 종래에 인기가 많은 여러 종류의 사이클에 쏟아붇고 있는 설명 분량에 비하면 턱없이 부족하지만 엔진 설계 관련 분야에도 여러분의 관심을 끌고자 시도한 내용이므로 저자의 의도대로 많은 관심을 기울이길 바란다.

제⑥항에 관하여, 당연히 모든 교재에는 관련 자료들이 딸려 있기 마련이다. 굳이 고유명칭을 사용하지는 않겠지만, 이를테면, 해답집, 슬라이드와 이미지 라이브러리를 일컫는 일명 강의 보조 자료 그리고 컴퓨터 S/W 와 IT 앱을 사용하여 강의/학습을 설계하고 수행 평가 등을 측정할 수 있는 여러 툴과 그 접속 방법이 소개되어 있으므로, 관심이 많은 교수자/학습자들은 참조하길 바란다. 다만, 국문 역서 사용자에게는 사용 권리 계약 관계로 방문/접속 방법과 비밀번호 사용이 매우 제한적이라는 점 또한 유념하길 바란다.

제⑦항에 관하여, 대표적인 예를 하나 들어 보면, 그림 3.5 제목에 있는 ‘critical point’를 초판에서 ‘삼중점’ 이라고 오기한 엄청난 실수를 저질러 놓고도 손 놓고 있다가 비로소 이번 판에서 ‘임계점’ 으로 바로 잡으면서 부디 독자 여러분의 해량*만을 바랄 뿐이다.

목차

CHAPTER 01 열역학 및 에너지 서론

1.1 기본 개념: 계, 과정, 상태량 7

1.2 대표적인 상태량의 소개 20

1.3 열역학 제0법칙 33

1.4 물질의 상 35


CHAPTER 02 에너지의 본질

2.1 에너지란 무엇인가? 47

2.2 에너지의 유형 49

2.3 에너지 수송 55

2.4 열전달 57

2.5 일 전달 67

2.6 물질 전달에 의한 에너지 전달 79

2.7 열역학적 계와 과정을 해석하기 82

2.8 열역학적 해석 플랫폼 83


CHAPTER 03 열역학적 상태량과 상태식

3.1 서론 97

3.2 상 선도 97

3.3 상태의 근본 원리 108

3.4 내부 에너지, 엔탈피 및 비열 109

3.5 이상 기체에 사용하는 상태식 111

3.6 비압축성 물질 127

3.7 물과 냉매의 상태 결정 129


CHAPTER 04 열역학 제1법칙

4.1 서론 149

4.2 질량 보존 150

4.3 개방계에서의 열역학 제1법칙 156

4.4 밀폐계에서의 열역학 제1법칙 198

4.5 열기관의 열효율과 냉동기 및 열펌프의 성능계수 205


CHAPTER 05 열역학 제2법칙 서론

5.1 열역학 제2법칙의 본질 237

5.2 열역학 제2법칙의 몇 가지 용도의 요약 240

5.3 열역학 제2법칙의 고전적 표현 241

5.4 가역 과정과 비가역 과정 245

5.5 열역학적 온도 척도 248

5.6 카르노 효율 249

5.7 영구 운동 기계 253


CHAPTER 06 엔트로피

6.1 엔트로피와 클라우지우스 부등식 265

6.2 엔트로피 생성 270

6.3 시스템의 엔트로피 변화 값을 구하기 275

6.4 엔트로피 균형 281

6.5 등엔트로피 효율 301

6.6 엔트로피 해석의 일관성 316

6.7 엔트로피 생성과 비가역성 318


CHAPTER 07 동력 사이클

7.1 서론 347

7.2 이상 카르노 동력 사이클 349

7.3 랭킨 사이클 352

7.4 가스(공기) 동력 사이클과 공기 표준 사이클 해석 394

7.5 브레이튼 사이클 395

7.6 오토 사이클 408

7.7 디젤 사이클 416

7.8 이중 사이클 421

7.9 앳킨슨/밀러 사이클 425


CHAPTER 08 냉동 사이클

8.1 서론 449

8.2 증기 압축식 냉동 사이클 453

8.3 흡수식 냉동 463

8.4 역 브레이튼 냉동 사이클 465


CHAPTER 09 이상 기체 혼합물

9.1 서론 481

9.2 기체 혼합물의 조성을 확정하기 483

9.3 이상 기체 혼합물 488

9.4 이상 기체 혼합물이 포함되어 있는 열역학 문제 풀이 497

9.5 실제 기체 혼합물 거동의 서론 506


CHAPTER 10 습공기학: “대기 공기”학

10.1 서론 525

10.2 습공기학의 기본 개념과 용어 527

10.3 습도를 구하는 법 534

10.4 쾌적 조건 544

10.5 습공기의 냉각 및 제습 546

10.6 냉각․제습 과정과 냉동 사이클의 복합 552

10.7 공기의 냉각 및 제습 555

10.8 습공기 기류의 혼합 560

10.9 냉각탑 응용 565


CHAPTER 11 연소 해석

11.1 서론 585

11.2 연소과정의 구성 성분 587

11.3 연소 과정의 간략한 설명 590

11.4 화학 반응의 균형맞추기 592

11.5 반응물 혼합물의 특성을 나타내는 방법 599

11.6 알고 있는 생성물에서 반응물을 구하기 603

11.7 화합물의 엔탈피 및 생성 엔탈피 608

11.8 연소 과정의 추가 설명 611

11.9 반응열 612

11.10 단열 화염 온도 628

11.11 연소 과정에서의 엔트로피 균형 634

11.12 깁스 함수 637

11.13 연료 전지 637

11.14 화학 평형 서론 641

11.15 수성가스 변위 반응 및 농후 연소 647