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클라우지우스(Clausius) 부등식을 표현한 것으로 옳은 것은? (단… | [일반기계기사 필기] 15년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[일반기계기사 필기] 15년 2회차
클라우지우스(Clausius) 부등식을 표현한 것으로 옳은 것은? (단, T는 절대 온도, Q는 열량을 표시한다.)
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해설

클라우지우스 부등식은 ∮δQ/T ≤ 0 이다.

사이클을 한 바퀴 돌면서 주고받은 열량을 그때그때의 절대온도 T로 나눈 값을 모두 더하면 0 이하가 된다는 뜻으로, 등호는 모든 과정이 가역일 때만 성립하고 비가역 사이클에서는 반드시 0보다 작다.

절대온도로 나누지 않은 δQ\oint \delta Q 는 사이클의 순열량, 곧 순일과 같아서 열기관이면 양수·냉동기면 음수가 되므로 보편적인 부등식이 될 수 없다. T로 나눈다는 점이 이 식의 핵심이며, 가역 사이클에서 δQT=0\oint\dfrac{\delta Q}{T}=0 이라는 사실에서 엔트로피가 경로에 무관한 상태량으로 정의된다.

부등호가 ≥ 0으로 뒤집힌 식은 열역학 제2법칙에 정면으로 어긋난다 — 그것이 성립하면 카르노 효율을 넘는 열기관이 가능해지기 때문이다.

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