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1[가스기능장 필기] 14년 1회차
카르노(Carnot) 사이클로 작동하는 열기관에서 사이클 마다 250[kgㆍm]의 일을 얻기 위해서는 사이클마다 공급열량이 1[kcal], 저열원의 온도가 27[℃]이면 고열원의 온도는 약 몇 [℃] 가 되어야 하는 가?
1
351[℃]
2
451[℃]
3
624[℃]
4
724[℃]
해설

카르노 사이클의 열효율은 η=WQ1=1−T2T1\eta = \dfrac{W}{Q_1} = 1-\dfrac{T_2}{T_1}로 구해지며, 이 식으로 고열원 온도를 구할 수 있다.

일 250kgf·m를 열량으로 환산하면 W=250427 kcal≈0.586 kcalW = \dfrac{250}{427}\ \mathrm{kcal} \approx 0.586\ \mathrm{kcal}이므로 효율은 η=0.5861=0.586\eta = \dfrac{0.586}{1} = 0.586이다.

저열원 온도 T2=27+273=300 KT_2 = 27+273 = 300\ \mathrm{K}를 대입하면 T1=T21−η=3001−0.586≈724 KT_1 = \dfrac{T_2}{1-\eta} = \dfrac{300}{1-0.586} \approx 724\ \mathrm{K}이고, 이를 섭씨로 바꾸면 약 451℃가 된다. 절대온도 724K를 그대로 섭씨 값으로 쓰지 않도록 주의한다.

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