1.서론
열기관은 사이클 장치이며, 열기관의 작업유체는 각 사이클의 끝에 초기상태로 돌아간다. 작업유체에 의하여 사이클의 한 과정에서 일이 발생하며 다른 과정에서는 작업유체에 일이 가하여 진다. 이 일의 차이가 열기관에 의하여 전달된 순 일이 된다. 열기관의 효율을 사이클을 이루는 각 과정이 어떻게 수행되는가에 크게 관계된다. 순 일, 다시 표현하면 효율은 가장 적은 일을 필요로 하고 최대의 일을 하는 과정, 즉 가역과정에 의하여 최대가 될 수 있다. 그러므로 가장 효율이 좋은 사이클은 모든 과정이 가역과정으로 이루어진 가역사이클이다.
실제로 사이클의 각 과정의 비가역성은 피할수 없으므로 가역사이클은 이룰 수 없으나 가역사이클은 실제사이클의 성능의 한계를 나타낸다. 가역사이클로 작동하는 열기관의 냉동기는 실제의 열기관과 실제의 냉동기를 비교할 수 있는 모형이 된다. 또한 가역사이클은 실제사이클 개발의 시작점이 되며, 어떤 요구에 맞도록 하기 위하여 수정되기도 한다.
가장 잘알려진 가역사이클은 프랑스의 가사가 1824년에 제안한 carnot 사이클일 것이다 carnot사이클로 작동하는 이론적인 열기관을 carnot열기관이라 부른다. carnot사이클은 두 개의 등온과정과 두 개의 단열과정인 네 개의 가역과정으로 이루어져 있으며 밀폐시스템 또는 정상유동시스템에서 수행될 수 있다.
지금부터 carnot cycle의 과정과 일을 계산하고 열효율 식을 유도해보겠다.
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