김박사는 400K 에서 25000J/s 로 에너지를 받아 200K 에서… | [화공기사 필기] 15년 1회차 기출문제 상세 페이지
1[화공기사 필기] 15년 1회차
김박사는 400K 에서 25000J/s 로 에너지를 받아 200K 에서 12000J/s 로 열을 방출하고 15kW 의 일을 하는 열기관을 발명하였다고 주장하고 있다. 김박사의 주장을 열역학 제 1, 2법칙에 의해 평가한 것으로 가장 적절한 것은?
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이 열기관은 열역학 제 1법칙으로는 가능하나, 제2법칙에 위배되므로 김박사의 주장은 믿을 수 없다.
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이 열기관은 열역학 제 1법칙으로는 위배되나, 제2법칙에 가능하므로 김박사의 주장은 믿을 수 없다.
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이 열기관은 열역학 제 1, 2법칙에 모두 위배되므로 김박사의 주장은 믿을 수 없다.
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이 열기관은 열역학 제 1, 2법칙 모두 가능하므로 김박사의 주장은 옳다.
해설
먼저 에너지 수지(제1법칙)를 확인하면, 들어오는 열 25000 J/s에 비해 나가는 열과 일의 합은 로 더 크다. 에너지가 보존되지 않으므로 제1법칙에 위배된다.
다음으로 효율(제2법칙)을 보면, 주장된 효율은 인데, 400K과 200K 사이에서 가능한 최대(카르노) 효율은 에 불과하다. 주장된 효율이 카르노 한계를 넘으므로 제2법칙에도 위배된다.
따라서 이 열기관은 열역학 제1, 2법칙에 모두 어긋나 실현 불가능한 주장이다.
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