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:
- 비가역 사이클은 시스템 전체에 엔트로피 증가를 초래하여 시스템을 비가역으로 만듭니다.
- 가역 사이클 부분은 이론적으로 100% 효율을 달성할 수 있지만, 실제로는 손실이 발생하여 비가역 사이클이 됩니다.
- 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:
- 가스터빈: 연료 연소 과정에서 비가역적인 열 손실과 마찰이 발생합니다.
- 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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