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1[일반기계기사 필기] 21년 2회차

어떤 열기관이 550K의 고열원으로부터 20kJ의 열량을 공급받아 250K의 저열원에 14KJ의 열량을 방출할 때, 이 사이클의 Clausius 적분값과 가역, 비가역 여부의 설명으로 옳은 것은?

Clausius 적분값은 –0.0196kJ/K 이고 가역사이클이다.

Clausius 적분값은 –0.0196kJ/K 이고 비가역사이클이다.

Clausius 적분값은 0.0196kJ/K 이고 가역사이클이다.

Clausius 적분값은 0.0196kJ/K 이고 비가역사이클이다.

해설

이 사이클의 Clausius 적분값은 –0.0196kJ/K이며, 이는 비가역사이클임을 의미한다.
고열원에서 받은 열은 양수, 저열원으로 방출한 열은 음수로 놓고 각 온도로 나누어 더하면  $\oint\dfrac{\delta Q}{T}=\dfrac{20}{550}-\dfrac{14}{250}\approx-0.0196\ \mathrm{kJ/K}$ 이다.
클라우지우스 부등식에 따르면 이 값이 0이면 가역, 0보다 작으면 비가역 사이클이므로 이 사이클은 비가역이다.

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