Thermal Efficiency예비

소개

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목차

Ⅰ. Background Theory
Ⅱ. Experiment 1(Heat Engine and Temperature Difference)
Ⅲ. Experiment 2 ( Heat Engine Efficiency (Detailed Study))
Ⅳ. 실험설계에 대한 의견

본문내용

Ⅰ. Background Theory
[ 열효율에 대한 실험의 역사 ]
- 열효율에 대한 법칙은 1800년대부터 알려져 왔지만 이를 실생활에 적용한 것은 최근
반도체 산업의 발전에서부터였다. 1821년에 러시아계 독일 물리학자인 Thomas Johann
Seebeck은 서로 다른 금속을 접촉시켜서 열을 가하면 전류가 생성된다는 것을 발견하였다.
이것을 제벡 효과라 한다. 그리고 1834년에 Jean-Charles-Athanase Peltier는 제벡효과의
반대 현상, 즉 서로 다른 금속을 접촉하고 전류의 방향을 어떻게 하느냐에 따라 열이
방출되기도 하고 흡수되기도 하는 현상을 발견하였다.


오늘날 제벡 효과는 pn 접합을 탄생시켰다. 다음 그림 1에서, 왼쪽이 오른쪽보다 높은 온도로 유지된다면 접합
근처에서 생성된 홀이 p 지역으로 이동하며, 전자는 n지역으로 이동한다. 오른쪽의 차가운 접합부에서도 같은
현상이 일어나지만, 그 속도는 더 느리기 때문에 전체적으로는 전자가 n에서 p 방향으로 흐르게 된다. 그렇기
때문에 차가운 쪽에서 따뜻한 쪽으로 전류가 생성되는 것이다.
[ Heat Engine ]
- Heat Engine은 열에너지를 일로 바꾸는 장치이다. 오른쪽을 보면, 에너지
보존법칙에 의해 다음이 성립한다. QH=W+QC - ① 그리고.....
Heat Engine의 실효율은 e=W/QH - ②, 즉, 투입된 열에너지의 양에
대한 실제 일의 양이다. 그리고 만약 PH=dQH/dt로 식이 치환된다면
①번 식은 PH=PW+PC가 되고, ②번 식은 e=PW/PH가 된다.
즉 투입된 열에너지의 일률에 대한 실제 한 일의 일률이다.

- Carnot Efficiency
카르노는 Heat Engine의 최대 효율은 엔진의 종류가 아닌, 온도에만 관계가 있다는 것을 밝혀내었다.
e(carnot)=(TH-TC)/TH 이때의 온도는 켈빈 온도이다. 100%의 효율을 보일 수 있는 유일한 상황은 엔진이 TH와
절대 영도에서 작동되는 경우 뿐이다. 카르노 기관은 마찰과 열전도, 복사열 등이 없는 이상적인 기관이다.

참고자료

· 없음