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1[7급 국가직 화공열역학] 24년 1회차
이상기체 상태의 작동 유체에 의해 수행되는 Carnot 기관에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?
ㄱ. Carnot 사이클의 가역 단열과정은 등엔트로피 과정이다.
ㄴ. 두 열 저장고의 온도가 각각 1,000 K, 300 K일 때 열효율은 30 %이다.
ㄷ. Carnot 기관에서 일은 오직 등온과정에 의해 생성된다.
ㄹ. Carnot 사이클이 가역적인 과정을 통해 한 번 순환할 때 기관의 엔트로피는 변하지 않고 그대로 유지된다.
1
ㄱ, ㄴ
2
ㄱ, ㄹ
3
ㄴ, ㄷ
4
ㄷ, ㄹ
해설

옳은 것은 가역 단열과정이 등엔트로피 과정이라는 설명과 한 사이클 후 기관 엔트로피가 그대로라는 설명이다.

가역 단열에서는 dS=δQrevT=0dS=\dfrac{\delta Q_{rev}}{T}=0이고, 엔트로피는 상태함수이므로 사이클을 한 번 돌아 원래 상태로 오면 작동 유체의 ΔS=0\Delta S=0이다.

  • 1,000 K와 300 K 사이 카르노 효율은 η=1−3001000=0.7\eta=1-\dfrac{300}{1000}=0.7, 즉 70 %이므로 30 %가 아니다.
  • 단열 팽창 과정에서도 내부에너지가 감소하면서 외부에 일을 하므로, 일이 오직 등온과정에서만 생성된다는 설명은 틀리다.

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