가역과 비가역 사이클이 결합된 시스템은 비가역인가요? (reversible cycle, irreversible cycle, combined system, entropy increase, irreversible process, system efficiency, thermodynamics, loss occurrence, irreversible system)

질문 요약

가역 사이클과 비가역 사이클을 결합한 combined cycle은 비가역 사이클인가요? 간단하게 설명 부탁드립니다.

답변 요약

Combined cycle 시스템은 가역 사이클과 비가역 사이클이 결합된 형태이므로, 전체적으로 비가역 사이클로 간주됩니다. 그 이유는 다음과 같습니다: 1. 비가역 사이클은 시스템 전체에 엔트로피 증가를 초래하여 시스템을 비가역으로 만듭니다. 2. 가역 사이클 부분은 이론적으로 100% 효율을 달성할 수 있지만, 실제로는 손실이 발생하여 비가역 사이클이 됩니다. 3. 가역 사이클과 비가역 사이클이 결합되면 전체 시스템에서 비가역 과정이 발생하게 됩니다. 관련된 강의 내용은 [열역학 제대로 끝내기] 영상 40분 이후부터 보시면 좋습니다. [유튜브 링크] https://youtu.be/MX42pmaA61I?si=Y8blnwyqEWGnoFgn

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가역과 비가역 사이클이 결합된 시스템은 비가역인가요?

가역 사이클과 비가역 사이클을 결합한 combined cycle 시스템은 전체적으로 비가역 사이클로 간주됩니다. 이는 다음과 같은 이유들 때문입니다:

1. 비가역 사이클은 시스템 전체에 엔트로피 증가를 초래하여 시스템을 비가역으로 만듭니다.
2. 가역 사이클 부분은 이론적으로 100% 효율을 달성할 수 있지만, 실제로는 손실이 발생하여 비가역 사이클이 됩니다.
3. 가역 사이클과 비가역 사이클이 결합되면 전체 시스템에서 비가역 과정이 발생하게 됩니다.

이를 좀 더 자세히 이해하기 위해, 열역학의 기본 원리를 간단히 살펴보겠습니다.

열역학의 기본 원리

열역학 제2법칙에 따르면, 폐쇄 시스템에서 엔트로피는 항상 증가하거나 일정하게 유지됩니다. 이는 가역 과정과 비가역 과정을 구분하는 중요한 기준이 됩니다.

• 가역 과정: 시스템과 주변의 총 엔트로피가 변하지 않는 과정입니다. 이 과정은 이론적으로만 가능하며, 실제로는 마찰, 열 손실 등으로 완전히 가역적인 과정은 존재하지 않습니다.
• 비가역 과정: 시스템과 주변의 총 엔트로피가 증가하는 과정입니다. 이는 실제 모든 자연 현상에서 일어나는 과정입니다.

가역 사이클과 비가역 사이클의 결합은 전체 시스템의 엔트로피 증가를 초래하게 되므로, 그 결과는 비가역 사이클로 간주됩니다.

Combined Cycle 시스템의 효율

Combined Cycle 시스템은 주로 가스터빈과 증기터빈을 결합한 발전 시스템을 의미합니다. 이 시스템은 가스터빈에서 발생한 고온 배기가스를 이용하여 증기터빈을 구동함으로써 효율을 높입니다. 그러나 이 시스템도 비가역 과정을 포함하고 있습니다:

1. 가스터빈: 연료 연소 과정에서 비가역적인 열 손실과 마찰이 발생합니다.
2. 증기터빈: 고온 배기가스를 이용하는 과정에서도 비가역적인 손실이 발생합니다.

따라서, 실제 Combined Cycle 시스템은 비가역적인 요소를 포함하고 있어 전반적으로 비가역 사이클로 간주됩니다.

관련된 강의 및 추가 자료

열역학의 가역과 비가역 사이클에 대해 더 깊이 알고 싶다면, 다음의 강의를 참고하면 좋습니다:

위 영상의 40분 이후부터 관련된 내용을 확인할 수 있습니다.

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