카르노(Carnot) 기관의 사이클(순환)을 구성하는 각 단계를 순서대… | [7급 국가직 화공열역학] 22년 1회차 기출문제 상세 페이지

카르노(Carnot) 기관의 사이클(순환)을 구성하는 각 단계를 순서대로 바르게 나열한 것은?
(가) 계는 온도가 $T_{\mathrm{H}}$인 고온 열저장고와 접촉을 유지하면서 가역 등온 과정을 거치는 동안에 고온 열저장고로부터 일정량의 열을 흡수한다.
(나) 온도가 $T_{\mathrm{H}}$로 유지되는 고온 열저장고와 초기 온도가 동일한 계가 가역 단열 과정을 거쳐서 그 온도가 저온 열저장고의 온도와 같은 $T_{\mathrm{C}}$로 내려간다.
(다) 온도가 $T_{\mathrm{C}}$로 유지되는 저온 열저장고와 초기 온도가 동일한 계가 가역 단열 과정을 거쳐서 그 온도가 고온 열저장고의 온도와 같은 $T_{\mathrm{H}}$로 상승한다.
(라) 계는 온도가 $T_{\mathrm{C}}$인 저온 열저장고와 접촉을 유지하면서 가역 등온 과정을 거쳐서 저온 열저장고에 일정량의 열을 방출하고 원래의 상태로 되돌아간다.

(나) －(가) －(다) －(라)

(나) －(다) －(가) －(라)

(다) －(가) －(나) －(라)

(다) －(나) －(가) －(라)

카르노 사이클은 단열 압축 → 고온 등온 흡열 → 단열 팽창 → 저온 등온 방열 순서이므로 (다)－(가)－(나)－(라)이다.
(라)가 "원래의 상태로 되돌아간다"로 끝나므로 마지막 단계이고, 그 직전 상태($T_{\mathrm{C}}$)에서 출발하려면 첫 단계는 온도를 $T_{\mathrm{H}}$로 올리는 (다)여야 한다.
(나)로 시작하면 계가 이미 $T_{\mathrm{H}}$에 있어야 하는데, 직전 단계 (라)가 $T_{\mathrm{C}}$에서 끝나므로 순환이 맞지 않는다.
(다) 다음에 (나)가 오면 $T_{\mathrm{H}}$에 도달한 계가 고온 흡열 없이 바로 팽창하게 되어 등온 흡열 단계가 빠진다.