열기관 카르노 실험 예비 보고서

소개글

A+ 열기관 카르노 실험 예비 보고서

목차

실험목적
이론
실험장치
실험방법
추론
참고문헌

본문내용

1. 실험목적

1) 열기관의 열역학을 이해할 수 있게 한다.
2) 열역학적인 일의 표현을 이해할 수 있게 한다.
3) 공기가 이상기체법칙을 따르는지 확인한다.

2. 이론

1) 열기관

① 열기관의 이상적 한계

물체의 힘과 운동을 다루는 역학에서 물체와 물체의 이상적인 접촉면은 마찰이 없는 경우이다. 마찰이 없는 접촉면은 머리 속으로 상상할 뿐 실제로 존재하지는 않는다. 그러나 마찰의 크기가 매우 작은 접촉면은 비교적 쉽게 찾아낼 수 있다. 즉, 마찰이 없는 접촉면은 운동의 법칙을 전개해 가는 과정에 매우 유익한 이상적 상황에 불과하지만 또 다른 한편으로, 마찰 없는 접촉면으로 이상화할 수 있는 현실 상황이 존재하기 때문에 전혀 근거 없는 이론만의 허구도 아니다. 한 걸음 더 나아가면 마찰은 비가역 과정의 특별한 예에 불과하며, 가역과정이란 마찰을 포함한 모든 비가역성이 배제된 상황이다. 열기관의 작동을 고려할 때 이상적인 한계상황으로 가역적인 과정을 기준으로 택한다. 모든 과정에서 가장 이상적이고 완벽한 과정은 가역적인 경우이다. 그러므로 가장 완벽하고 이상적인 열기관은 매 과정 과정이 모두 가역적일 때 가능해진다.

② 열역학적 법칙
힘 를 질량이 인 어떤 물체에 작용시켜 거리를 만큼 이동시켰다면 물체에 가해진 일의 양()은 다음과 같다.



이러한 개념을 실린더 내에서 피스톤에 의해 부피변화가 수반되는 열역학적인 공정에 적용하면 위의 식을 아래와 같이 변화시킬 수 있다.



이때 계가 받은 일을 양의 값으로 정의한다면 식에 "-" 부호를 붙여주어야 한다. 면적 A는 상수이므로 서로 상쇄시키면



이 된다. 계의 부피가 에서 까지 변할 때 행하여진 일의 양은 위 식을 적분하여 얻는다.



③ 열기관에서의 효율

열역학 제1법칙은 다음과 같이 간단히 표현된다.



엔진의 열효율은 다음과 같이 정의된다.



위의 식들로 효율을 다음과 같이 표현한다

참고 자료

- McGraw-Hill Korea“단위조작" 7th edition
- 한길사“과학지식과 사회이론”2004년 발행