열기관이 1100K인 고온열원으로부터 1000kJ의 열을 받아서 온도가… | [일반기계기사 필기] 18년 3회차 기출문제 상세 페이지
1[일반기계기사 필기] 18년 3회차
열기관이 1100K인 고온열원으로부터 1000kJ의 열을 받아서 온도가 320K인 저온열원에서 600KJ의 열을 방출한다고 한다. 이 열기관이 클라우지우스 부등식 을 만족하는지 여부와 동일온도 범위에서 작동하는 카르노 열기관과 비교하여 효율은 어떠한가?1
클라우지우스 부등식을 만족하지 않고, 이론적인 카르노열기관과 효율이 같다.
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클라우지우스 부등식을 만족하지 않고, 이론적인 카르노열기관보다 효율이 크다.
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클라우지우스 부등식을 만족하고, 이론적인 카르노열기관과 효율이 같다.
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클라우지우스 부등식을 만족하고, 이론적인 카르노열기관보다 효율이 작다.
해설
클라우지우스 부등식은 만족하지만 효율은 카르노 열기관보다 작다.
부등식 판정: ∮δQ/T = 1000/1100 − 600/320 = 0.909 − 1.875 = −0.966kJ/K ≤ 0 이므로 실현 가능한 비가역 사이클이다.
실제 열효율은 η = 1 − QL/QH = 1 − 600/1000 = 0.40,
같은 온도 범위의 카르노 효율은 ηc = 1 − TL/TH = 1 − 320/1100 = 0.709이다.0.40 < 0.709 이므로 이론 최대치보다 낮다. 부등식 값이 0이 아니라 음수로 나온 것 자체가 비가역 손실이 존재한다는 뜻이며, 값이 0이 되는 경우가 곧 카르노(가역) 사이클이다.
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