[화공 열역학] 카르노 기관

지난 포스팅에서 간단하게 소개했던 카르노 기관을 자세하게 알아보자. 지금 알고있는 정보는, 카르노 기관이 주어진 조건에서 최대의 열 효율을 내는 기관이고, 그 열 효율은 고온과 저온 열원의 절대 온도에 의해서 결정된다는 것이다. 이는 아래 그림의 (a) 로 나타낼 수 있다. 그런데 그림 (b) 를 보자. 열의 흐름이 저온에서 고온 방향이다. 지난 포스팅에서 열전달'만' 존재할 땐 열의 흐름이 항상 고온에서 저온 방향이라고 언급했다. 하지만 외부에서 시스템으로의 일의 공급이 있다면 저온에서 고온으로 열이 흐르는 것이 가능하다. 이런 카르노 기관을 카르노 열 펌프라 한다. 열을 말 그대로 끌어올린다는 뜻이다. 중력 하에서 물은 자연히 높은 곳에서 아래로 흐르지만, 펌프로 압력 강하를 중력보다 크게 하면 물을 끌어올릴 수 있는 것과 비슷한 원리다. 정확하게는, 카르노 기관의 모든 과정이 가역이기 때문에, 이 과정을 거꾸로 돌려도 상관없기 때문이다. 이 경우에는 열 효율 대신 아래와 같이 ...

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