열기관 기초개념

Carnot Cycle

열역학 제 2법칙

켈빈-플랑크 표현

저장고에서 열에 의해 에너지를 흡수하여 한 순환 과정 동안 작동하면서 그 에너지를 남김없이 모두 일로 바꾸는 열기관을 만드는 것은 불가능하다.

왜냐하면 열의 일부는 반드시 밖으로 방출되기 때문

따라서 모든 열을 일로 변환할 수 없다.

클라우지우스 표현

일에 의한 어떤 에너지도 받지 않고 에너지를 열의 형태로 한 물체에서 좀 더 고온의 다른 물체로 계속 이동시키는 순환 기계를 만드는 것은 불가능하다.

열효율 e=W/Qh

위의 W는 열기관이 한 일

아래 W는 열기관에 한 일

성능계수 COP=Qc/W

COP는 열펌프의 효율성

냉방용

난방용

카르노 순환 과정

A→B, C→D : 단열 과정

B→C, D→A : 등온 과정

E=Q+W (기관이 일을 받는)

단열 과정은 열의 유출입이 없으므로 Q=0

ΔE=W

고열원 온도와 저열원 온도는 각각 같다.

등온 과정은 온도의 변화가 없으므로 ΔT=0

W=∫PdV PV=nRT

이므로

이 원리로 다음과 같은 여러 기계장치를 구동할 수 있다.

정밀한 계산이 가능