어떤 사이클이 다음 온도(T)-엔트로피(s)선도와 같을 때 작동 유체에… | [공조냉동기계기사 필기] 19년 2회차 기출문제 상세 페이지

선도의 사이클은 세 과정으로 닫힌 삼각형이다. 먼저 엔트로피가 $s = 2 \to 6\ \mathrm{kJ/(kg \cdot K)}$ 로 늘면서 온도가 $200 \to 600\ \mathrm{K}$ 로 올라가는 경사 직선, 다음은 $s = 6$ 인 채 온도가 $600 \to 200\ \mathrm{K}$ 로 내려가는 수직선(단열), 마지막은 $T = 200\ \mathrm{K}$ 에서 $s = 6 \to 2$ 로 되돌아오는 수평선(등온)이다.
$T\text{-}s$ 선도에서 열량은 곡선 아래 면적 $q = \int T\,ds$ 이다. 경사 직선 구간에서 받아들이는 열량은 $\frac{200+600}{2} \times (6-2) = 1600\ \mathrm{kJ/kg}$ 이고, $s$ 가 일정한 수직 구간은 단열이라 열의 이동이 없으며, $200\ \mathrm{K}$ 등온 구간에서 내보내는 열량은 $200 \times (6-2) = 800\ \mathrm{kJ/kg}$ 이다.
한 사이클을 돌면 작동유체가 처음 상태로 되돌아와 내부에너지 변화가 0이므로, 사이클 전체에서 유체에 주어진 열량은 흡열량에서 방열량을 뺀 알짜 값이 되고 이는 사이클이 둘러싸는 삼각형의 면적과 같다. 즉 $q = 1600 - 800 = \frac{1}{2} \times (6-2) \times (600-200) = 800\ \mathrm{kJ/kg}$ 이며, 이 값이 그대로 사이클이 낸 일과 같다.