SCIENCE 3D | 카르노 기관과 열효율

무슨 일이 일어났나

카르노 순환은 기본 열역학 순환의 하나로(NASA), 뜨거운 쪽에서 같은 온도로 팽창하며 열을 받고 차가운 쪽에서 같은 온도로 압축하며 열을 버리는 이상적인 기관입니다.

NASA 는 이 순환이 한 일이 받은 열 − 내보낸 열(W = Q1 − Q2)이라고 적으며, 시뮬레이터에서 600 K · 300 K 일 때 3.46 kJ 을 받아 1.73 kJ 을 일로 바꾸고 1.73 kJ 을 버립니다.

효율은 두 쪽의 절대 온도만으로 정해져, 뜨거운 쪽을 1200 K 로 올리거나 차가운 쪽을 150 K 로 낮추면 똑같이 0.750 이 됩니다.

카르노는 어떤 실제 기관의 효율도 100 % 와 같을 수 없다고 보았습니다(Museo Galileo).

💡 생활 속 예시

화력 발전소 옆에 큰 냉각탑이 서 있는 것은, 열기관이 돌려면 차가운 쪽으로 열을 버려야 하기 때문입니다.
같은 발전소라도 한겨울과 한여름에는 차가운 쪽(바깥 물 · 공기) 온도가 달라, 이론상 넘을 수 없는 효율의 벽도 조금씩 달라집니다.

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기술만 좋아지면 열효율 100 % 엔진도 만들 수 있다.
Museo Galileo 에 따르면 카르노는 1824 년 책에서 어떤 실제 기관의 효율도 100 % 와 같을 수 없다고 했습니다. 시뮬레이터에서도 차가운 쪽이 0 K 가 아닌 한 효율은 1 보다 작습니다. 출처

누가 왜 찾았나

군 기술자 사디 카르노(Nicolas Léonard Sadi Carnot, 1796–1832)는 1824 년 파리에서 『불의 동력에 관한 고찰』을 펴냈습니다(Museo Galileo). 책 제목처럼 그는 불(열)의 힘으로 기계가 얼마나 일을 할 수 있는지를 다뤘고, 어떤 실제 기관의 효율도 100 % 가 될 수 없다는 결론을 남겼습니다. Museo Galileo 는 그가 이 책으로 열역학의 기초를 놓았다고 설명합니다.

확인된 값

카르노 『불의 동력에 관한 고찰』 펴낸 해 · 곳 (파리, Bachelier): 1824 출처
지은이: 사디 카르노 (Nicolas Léonard Sadi Carnot, 1796–1832, 군 기술자): Nicolas Léonard Sadi Carnot 출처
어떤 실제 기관도 효율 100 % 에 이를 수 없다 — 열역학 제2 법칙의 첫 꼴: 100 % 출처
카르노 순환이 한 일 = 받은 열 − 내보낸 열 (NASA): W = Q1 − Q2 J 출처
카르노 순환은 기본 열역학 순환의 하나다: fundamental cycle 출처

카르노 기관과 열효율

무슨 일이 일어났나

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