다음 중 그림과 같은 냉동사이클로 운전할 때 열역학 제1법칙과 제2법칙… | [공조냉동기계기사 필기] 21년 3회차 기출문제 상세 페이지

그림은 240 K에서 $Q_2 = 30\ \mathrm{kJ}$, 280 K에서 $Q_3$를 흡수하고 일 $W$를 공급받아 330 K로 $Q_1$을 방출하는 사이클이다. 제1법칙은 $Q_1 = Q_2 + Q_3 + W = 30 + Q_3 + W$를 요구한다.
제2법칙(클라우지우스 부등식)은 방열 쪽 엔트로피가 흡열 쪽 엔트로피보다 크거나 같아야 하므로 $\dfrac{Q_1}{330} \ge \dfrac{Q_2}{240} + \dfrac{Q_3}{280}$이다.
$Q_1 = 100$, $Q_3 = 30$, $W = 40$이면 에너지가 $30+30+40 = 100\ \mathrm{kJ}$로 맞고, $\dfrac{100}{330} = 0.303 \ge \dfrac{30}{240} + \dfrac{30}{280} = 0.125 + 0.107 = 0.232$이므로 두 법칙을 모두 만족한다.
$Q_1=100,\ Q_3=30,\ W=30$은 유입 에너지 합이 90 kJ뿐이어서 제1법칙에 어긋나고, $(Q_1,Q_3,W)$가 $(80,40,10)$·$(90,50,10)$인 경우는 에너지는 맞아도 각각 $0.242 < 0.268$, $0.273 < 0.304$로 엔트로피가 줄어들어 제2법칙에 어긋난다.