2020년06월13일 15번

[과목 구분 없음]
카르노(Carnot) 사이클의 P－v 선도에서 각 사이클 과정에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, q₁ 및 q₂는 열량이다)

① 상태 1→상태 2: 가역단열팽창과정
② 상태 2→상태 3: 등온팽창과정
③ 상태 3→상태 4: 등온팽창과정
④ 상태 4→상태 1: 가역단열압축과정

(정답률: 52%)

문제 해설

카르노 사이클은 열기계의 이상적인 사이클로, 열기계의 효율을 최대화하는데 사용된다. P-v 선도에서 각 사이클 과정에 대한 설명은 다음과 같다.

- 상태 1→상태 2: 가역단열팽창과정
- 가압기에서 가압된 기체가 단열적으로 팽창하면서 일을 한다.
- 열이 외부로 방출되어 온도가 낮아진다.
- 상태 2→상태 3: 등온팽창과정
- 기체가 열을 주변에 방출하면서 등온적으로 팽창한다.
- 압력과 부피가 모두 증가하면서 일을 한다.
- 상태 3→상태 4: 등온팽창과정
- 기체가 열을 주변에 방출하면서 등온적으로 팽창한다.
- 압력과 부피가 모두 증가하면서 일을 한다.
- 상태 4→상태 1: 가역단열압축과정
- 기체가 단열적으로 압축되면서 일을 한다.
- 열이 외부에서 흡수되어 온도가 높아진다.

따라서, 상태 4에서 상태 1로 가는 과정은 가역단열압축과정이다. 이는 기체가 열을 외부에서 흡수하면서 압축되는 과정으로, 열기계의 효율을 높이기 위해 필요한 과정이다.

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