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공학 문제해결/열역학

【열역학】 가역 카르노 열기관의 열효율

[문제]


2017년도 2회차 일반기계기사 기출문제 입니다.

(사진 속 주소는 제가 이전에 관리하던 블로그 주소입니다.)

[문제해설]


카르노 열기관은 사이클 중 가장 높은 효율을 가지는 대표적인 열기관입니다. 이때에, 최고온도와 최저온도를 주어졌을 때, 열효율을 구해보는 것입니다. 이때 열효율은 어떤 기관으로 만들어도 이것보다 낮을 수밖에 없다는 뜻입니다.


[용어]


* 저열원 20℃ = 저온도 = 20+273 = 293[K]

* 고열원 700℃ = 고온도 = 700+273 = 973[K]


[문제풀이]


1.번 카르노 기관에서,


1)번은 카르노 열기관을 말해주고 있습니다. 카르노 사이클은 최대 열효율을 갖도록 고안된 가장 이상적인 가역 열기관입니다. 즉, 이보다 높은 효율을 가지는 열기관은 존재할 수 없습니다.


2)번은 카르노 기관의 각각의 과정들입니다.


3)번은 이번 문제풀이에 적용될 효율을 구하는 개념입니다.


2.번 문제풀이에서 저열원과 고열원의 온도를 단위 캘빈[K]으로 바꿔주는 것을 주의해주고 1.3)번에 대입해주면 됩니다. 답은 69.9%로 이보다 높은 열효율은 가질 수 없고, 가장 최대의 열효율입니다.