화학공학과에서 배우는 물리화학 (1)

1. 알고 있으면 도움되는 내용

- 일반물리1 中 후반부 (CH 18 ~ CH 20)

- 일반화학 中 열역학 관련 단원 (CH 5, 10, 11, 15, 19, 20)

- 미적분학2 中 다변수함수의 의미와 미분, Chain Rule

- 화공생명공학양론 中 기체(CH 5), 혼합물(CH 6)

 

2. 배우게 될 내용

물리화학에서는 전반적인 열역학 내용을 배울 수 있습니다. 열역학을 설명할 때 많이 사용되는 기체를 CH 1에서 배우고 시작합니다. 기체들을 이용해서 정성적으로 배웠던 열역학 법칙들을 구체적으로 배울 수 있습니다. 그리고 두 열역학 법칙 사이의 관계에 대해 배울 수 있습니다. 열역학 법칙을 바탕으로 여러 화학적 현상을 설명하는 하는 내용들을 후반부에서 배우게 됩니다. CH 4 에서는 pure substance를 포함한 system에서의 상변화를 배웁니다. CH 5 에서는 반응이 일어나지 않는 multi substance를 포함한 system에서의 에너지변화, 상변화 등을 배웁니다. CH 6에서는 반응이 일어나는 system에서의 열역학적 설명과 전기화학의 간단한 내용을 배울 수 있습니다.

 

3. 공부해야 하는 내용 + 시험 출제 스타일

물리화학에는 수식이 많이, 정말 많이 등장합니다. Atkins 교재를 기준으로 한 학기동안 약 260개의 수식을 접하게 될 것입니다. 이 수식들을 낱개로 받아들이면 당장이라도 포기하고 싶은 순간들을 많이 마주하게 될 것입니다. 그렇다면 어떻게 접근을 하는 것이 유리할까요? 제시되는 수식들을 구분해서 접근을 한다면 도움이 될 것이라고 생각합니다. 저는 수식들을 아래의 범주로 분류해서 생각했던 것 같습니다.

 

1) 정의된 수식을 구분

열역학 자체가 개념적인 서술을 많이 요구합니다. 몇 권의 전공교재만 살펴봐도 알 수 있겠지만, 개념의 설명은 저자/발화자에 따라 미묘한 차이가 존재합니다. 그렇기에 정의된 개념들을 수식화해서 내용 전달에 혼선이 생기지 않도록 하는 경우가 많습니다. 이렇게 정의된 수식들은 물리화학에서 많이 유도되는 식들의 근본이 되기에 잘 받아들일 필요가 있습니다.

하지만, 물리화학을 공부하다가 제시된 수식의 형태를 납득하기 힘든 경우들이 있을 수 있습니다. 이는 수학적 지식이 부족해서 생긴 문제일 수도 있습니다. 또는 제시된 수식이 등장하게 된 배경, 즉 개념을 받아들이지 못했기에 발생한 문제일 수 있습니다. 그렇기에 수식만 바라보는 것이 아닌 해당 수식을 설명하는 개념 및 배경에 대해 다시 한번 읽어본다면 도움이 될 것입니다. 이해가 안 될 수 있습니다. 근데 그건 실력이 부족해서가 아니라, 저자의 서술 스타일과 맞지 않을 수도 있습니다. 아까도 이야기했지만 그러니까 너무 자책하지 않아도 된다고 생각합니다.

 

2) 수식을 잘 세우기 + 수식을 잘 풀기

수식을 잘 풀이하는 것은 크게 어렵지는 않습니다. 고등학교 수준 이상의 계산을 요구하지 않기 때문입니다. 다만 시험 상황이 주는 부담감을 극복하고 빠른 시간내에 정확하게 계산하는 것을 연습하면 될 것입니다. 보다 더 중요한 것은 주어진 문제 상황에서 어떤 수식을 사용해서 문제를 어떻게 수식화 할 것인지를 고민하는 것입니다. 잘 생각을 해보면 시험 문제에서 수식을 주고 계산하라는 문제는 거의 출제가 되지 않기 때문입니다. 주어진 문제 상황을 수식화 하는 연습은, 주어진 상황을 해결하기 위해 어떠한 수식을 사용할지 고르는 연습은 교재의 연습문제를 풀어보며 하실 수 있으실 것입니다.

 

3) 수식을 잘 이용해서 설명하기

나올 수 있는 스타일이 다양하다고 생각합니다. Atkins의 Theoretical Problems를 참고하면 도움이 될 것입니다.

- (1)의 역 과정

- 제시된 수식의 증명

- 창의적인 문제 상황에 대한 설명

- 추론 등