질문
20강 클라시우스 부등식 전개하실때 복합시스템을 잡으실때 Treservoir 부분을 제외하고 사이클 경계를 잡으셨고 그 복합 시스템에서 사이클은 하나의 열원과 접촉하면서 일을 하고 있으므로 켈빈플랑크 서술에 위배된다고 하셨는데
여기서 하나의 열원과 접촉하면서 일을 하고 있다는 말씀에서 하나의 열원은 아래쪽의 시스템의 열원을 말하시는지 궁금합니다.
답변
안녕하세요. 질문해주셔서 고맙습니다. 아래와 같이 천천히 이해하시면 될 것 같습니다.
- 고열원/저열원 사이에서 작동하는 사이클이 있다.
- 저열원을 시스템으로 보면, 방출되는 열량을 가지고 일을 할 수 있다고 생각할 수 있다.
- 사이클과 저열원(시스템)을 합쳐 하나의 복합 시스템을 만든다.
- 이 복합 시스템은 고열원에서만 열을 받기 때문에 순일을 발생시킬 수가 없다. (켈빈-플랑크 서술에 의해)
- 순일을 발생시킬 수 없기 때문에 폐적분 값은 음수가 나온다.
여기서 궁금하실 수 있는 질문은 복합 시스템을 사이클로써 볼 수가 없기 때문에 애초에 캘빈-플랑크 서술을 적용하는 것이 모순이지 않을까 하는 점입니다. 제가 한방에 끝내기를 강의할 때 당시 교재를 여러 개를 썼었는데, HEAT AND THERMODYNAMICS (Zemansky 저) 책에서는 조금 다르게 설명하고 있어서 제가 첨부파일로 설명했습니다. 거의 똑같은데 가역사이클을 추가로 넣어서 복합시스템을 비가역과 가역으로 만든다는 점이 조금 다른 점입니다.
비가역사이클의 경우 열을 받는 온도가 T이고, 원래는 T’이었다는 점만 유의하면 별 무리 없이 이해하실 수 있을거라 생각합니다. 사실 이 설명도 제가 한방에 끝내기에서 설명한 복합시스템과 사실 대동소이합니다.
열역학은 처음 기본 개념을 잡기가 매우 어렵기 때문에 제 강의를 수강하고 나서 반드시 스스로 책을 읽으시면서 개념을 정리하셔야 뒤에 나오는 사이클 등의 응용문제에서 어려움이 없으실 겁니다. 화이팅하시길 바랍니다. 감사합니다.
