개념과 작동 원리
순환하는 열기관은 한 주기 뒤 내부 상태로 되돌아옵니다. 그동안 받은 열 Qin과 방출한 열 Qout의 차이가 순일 W입니다.
고온과 저온 저장고의 온도 차이가 열을 이용해 일을 얻을 조건을 만듭니다. 실제 비가역 과정은 같은 온도 조건의 가역 한계보다 효율을 낮춥니다.
관계식과 성립 조건
η=W/Qin이고 카르노 효율은 1−Tc/Th입니다. 온도 비에는 반드시 절대온도 K를 사용하며 열수지는 Qin=W+Qout입니다.
카르노 식은 두 저장고 사이를 작동하는 가역 기관의 최대 효율입니다. 실제 기관의 연소·마찰·열전달 과정을 상세히 계산한 설계값은 아닙니다.
가상 실험에서 읽을 변화
절대온도로 계산한 카르노 효율이 상한이에요. 입력 열의 일부는 저온부로 나가요.
두 열저장고 사이의 순환 기관을 단순화해요. 도달률은 카르노 효율의 비율이며 실제 기관 설계값이 아니에요. 연료 연소·마찰은 따로 풀지 않아요. 실제 화기·고온·고압 장치로 따라 하지 말아요.
핵심 관계와 기호
ηCarnot = 1 − Tc/Th · W = Qin ηCarnot f · Qout = Qin − W
| 기호 | 뜻 | 단위 |
|---|---|---|
| Th, Tc | 고온·저온 저장고 온도 | K |
| W | 한 주기의 순일 | J |
| η | 열효율 | 0~1 |
예시로 확인하기
카르노 식에 넣는 온도의 단위는?
K · 절대온도로 계산한 카르노 효율이 상한이에요. 입력 열의 일부는 저온부로 나가요.
자주 헷갈리는 점
- 섭씨 온도의 비로 카르노 효율을 계산하면 안 됩니다.