일반물리학실험_Heat Engine Cycle

소개

일반물리학실험_Heat Engine Cycle

목차

1. Introduction
2. Materials&Methods
3. Results
4. Discussion

본문내용

1. Introduction
-purpose-
-Carnot cycle의 특성에 대해 알아보고 열기관cycle에 대해 알아본다.
-압력과 부피의 변화에 따른 열기관의 변화를 알아본다.
-실제적 열기관에서 열기관이 한 일과 그 에너지 차이의 관계를 알아본다.
-background theory- [1]
1) 열기관과 열효율
열기관이란 열을 역학적 일로 바꾸는 장치를 말한다 열기관은 각 과정의 끝에서 초기 상태로 되는 작동 물질을 갖는다. 증기 기관은 물을 가솔린 기관과 디젤 기관은 연료와 공기가 섞인 것을 작동 물질로 사용하는 것이 그 예가 될 수 있겠다. 온도T인 뜨거운 열저장체와 T`인 차가운 열저장체 사이에서 동작하는 열기관은 각 순환 과정에서 기관은 뜨거운 열 저장체로부터 에너지를 흡수한다. 흡수된 열의 일부는 W의 일을 하는데에 사용되고 나머지의 열 Q는 차가운 열저장체로 방출된다. 기관으로 들어오는 열을 +||이라 하고 기관에서 나가는 열을 -||로 표시하자 한 번의 완전한 순환과정에서 계는 초기상태로 돌아오므로 작동물질의 내부에너지는 변화가 없다. 제 1법칙에 의해 가 되므로 유입된 알짜 열은 한 번의 순환과정에서 기관이 한 알짜 일과 같다.(..ⅰ) 기관의 열효율은 일 출력을 열 입력으로 나눈 것으로 정의 되며
ⅰ번식에 의해 =0인 경우에만 열효율이 100%가 된다 하지만 그것은 불가능한 일이며 이상적인 열기관도 100%보다 효율이 작다.
2) 카르노 순환과정과 그 효율
작동물질로 이상기체를 사용하는 카르노 순환과정으로 동작하는 열기관에 대해 알아보자.
프랑스의 과학자 카르노는 이상적인 가역순환과정을 고안하였다. 마찰 없는 피스톤이 달려있는 실린더 속의 이상기체가 작동물질이라고 가정하고 구하는 것인데 이 순환 과정은 두 개의 등온 과정과 두 개의 단열과정으로 구성되어 있다.
1. 순환 과정은 온도 T인 점에서 시작한다. 온도 T인 열저장체와 접촉을 유지한 채로 등온 팽창한다. 이상기체의 내부에너지온도에만 의존하기에 이 과정에서 내부에너지의 변화는 없다. 기체는 의 열을 흡수하여 같은 양의 일을 피스톤에 한다.
2. 열저장체를 제거하여 계를 주위 환경과 열의 출입이 없도록 단열시킨다. 그리고 기체를 단열팽창 시킨다. 이 과정에서는 기체의 온도가 떨어지므로 내부 에너지를 소모하며 피스톤에 일을 한다.

참고자료

· [1] David Halliday et al., Fundamentals of Physics Extended 5th ed
· [2] General Physics Laboratory I