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1[건설기계설비기사 필기] 17년 2회차
이론적인 카르노 열기관의 효율(η)을 구하는 식으로 옳은 것은? (단, 고열원의 절대온도는 TH, 열원의 절대온도는 TL이다.)
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해설

카르노 열기관의 효율은 η = 1 − TL/TH, 즉 저열원 절대온도를 고열원 절대온도로 나눈 값을 1에서 뺀 식이 옳다.

카르노 사이클은 완전 가역이므로 흡열량과 방열량의 비가 두 열원의 절대온도 비와 같다(QL/QH = TL/TH). 효율의 정의 η = 1 − QL/QH에 이 관계를 대입하면 온도만의 식이 된다.

  • 온도비를 TH/TL로 뒤집어 뺀 식: TH가 TL보다 크므로 효율이 음수가 되어 성립하지 않는다.
  • 1에 온도비를 더한 식들: 효율이 1을 넘게 되어 열효율은 1보다 클 수 없다는 열역학 제2법칙에 어긋난다.

여기서 T는 반드시 절대온도(K)여야 하며, 섭씨온도를 그대로 넣으면 효율이 전혀 다른 값으로 나온다.

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