#13 Heat Engine Cycle

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카이스트 일반물리학실험 A+ 받은 자료입니다.

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#13 Heat Engine Cycle
실험목적
열기관은 주어진 열을 이용해서 일을 하는 기관이다. 열기관의 열효율은 한 일을 주어진 열로 나눈 값에 100을 곱해 퍼센트로 나타내는데 이번 실험에서는 피스톤으로 된 간단한 열기관의 압력과 온도를 변화시켜가며 열기관을 운용하고, 이 때 그려지는 그래프를 이해하며 그래프를 분석하여 열기관의 효율을 계산한다.
이론적 배경
열기관은 열에너지를 뜨거운 상태의 계에서 열에너지를 얻고, 차가운 상태의 계에서 열에너지를 잃는 장치이다. 이 실험에서는, 실린더 내에 포함되어 있는 공기가 캔을 뜨거운 물에 넣음으로써 팽창되고, 피스톤 위에 얹어진 추를 들어주면서 일을 하게 된다. 마지막 과정은 캔을 차가운 물에 넣음으로써 초기의 압력과 부피로 돌아오는 것이다.
1. 열기관
내부의 기체가 압축-가열-팽창-발열 로 이루어지는 순환을 하며 일을 하는 기관. 고열원에서 에너지를 얻고 일을 한 나머지 열은 저열원으로 내보낸다. 열에너지의 일부만을 일로 전환할 수 있는 것이 보통이다.
최대 효율:
일정한 고열원과 저열원 사이에서 등온팽창 → 단열팽창 → 등온압축 → 단열압축의 순서로 순환할 때 얻게 되는 열기관으로서의 최대 효율이며 실제 기관은 절대로 이 효율을 넘어설 수 없다. 이런 방식으로 운동하는 이론적인 열기관을 카르노(Carnot) 기관이라고 한다.
실제 효율:
공급된 열 중 일로 전환된 비율을 말한다.

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