[일반 물리학 실험]열 엔진 사이클

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[일반 물리학 실험]열 엔진 사이클

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본문내용

Heat Engine Cycles


1. Introduction
이상기체 상태 방정식과 기체 분자 운동론을 이해하고 열 엔진 사이클의 효율을 구해본다.

2. Theoretical Background
1) 이상기체 상태 방정식
기체가 이상 기체인 경우, 다음과 같은 이상기체 상태방정식이 성립한다.

이 식에서 는 압력, 는 부피, 은 몰수, 는 기체 상수로서 , 는 절대온도를 나타낸다.

2) 열역학 제 1법칙
열역학 제 1법칙은 한 마디로 ‘어떤 계의 내부 에너지의 증가량은 계에 더해진 열에너지에서 계가 외부에 해준 일을 뺀 양과 같다.’로서 나타낼 수 있다. 이를 식으로 나타내면 다음과 같다.

그런데 이므로 열역학 제 1법칙은 다음과 같이 표현할 수 있다.


3) 일








그림 1 순환 과정

기체가 외부에 한 일은 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.


따라서 왼쪽 그래프의 경우에 네 부분의 과정으로 둘러싸인 부분의 넓이는 기체가 외부에 한 일과 같다.




4) 등압과정
[그림 1]의 점 B에서 점 C로 변하는 과정의 경우, 압력이 일정하므로 =0이다. 그러므로 열역학 제 1법칙을 이용하면, 다음과 같다.

이 때 는 기체의 정압 열용량으로, 공기를 이원자 분자라고 가정하면 이다.

참고 자료

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