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열역학 제2법칙의 두 서술 

Kelvin-Planck Statement Clausius Statement





1. 켈빈-플랑크 서술 Kelvin-Planck statement (열기관 관련 서술)


켈빈-플랑크 서술 Kelvin-Planck statement 위반



  • 어떠한 기구도 사이클을 이루어 작동하면서 하나의 열저장조로부터만 열을 받아 정미일을 생산해 내는 것은 불가능하다.


열효율이 100%인 열기관은 없다.

원동소(power plant)가 작동되기 위해서 작동유체는 가열로뿐만 아니라 주위 환경과도 열교환이 있어야 한다.


100%의 열효율이 불가능한 것은 이상적인 조건이든 실제 조건이든 모두에 적용된다. 즉 마찰이나 다른 손실(비가역성) 때문이 아니다.




2. 클라우지우스 서술 Clausius statement (냉동기나 열펌프 관련 서술)


클라우지우스 서술 Clausius statement 위반


  • 사이클로 작동하면서 낮은 온도의 물체로부터 그보다 높은 온도의 물체로 열이 전달되는 것 이외에 주위에 아무런 영향을 일으키지 않는 장치를 만드는 것은 불가능하다.


압축기가 외부 전원에 의하여 전기모터로 구동되지 않는다면 냉장고가 작동되지 않는다. (일 없이 냉동기를 작동시킬 수 없다.)




3. 고찰 

  • 켈빈-플랑크 서술 Kelvin-Planck statement과 클라우지우스 서술 Clausius statement은 모두 부정적인 서술이며 이것은 증명될 수 없다.


다른 물리법칙처럼 열역학 제2법칙은 실험적인 관찰에 근거를 두고 있다.

아직까지 열역학 제2법칙을 위반하는 실험이 수행된 적이 없다.

따라서 열역학 제2법칙의 근거는 실험에 의한 검증이다. (열역학 제1법칙과 동일)


  • 두 서술이 동등하다.
  • 열역학 제2법칙을 위반하는 제2종 영구운동기계를 만드는 것이 불가능하다.
  • 두 서술은 열역학 제2법칙의 일반적인 진술로서 열역학 제2법칙의 정량적 해석을 위한 카르노 정리 Carnnot principles, 클라우지우스 부등식 Clausius inequality 및 엔트로피 정의의 기초를 제공한다.



4. 두 서술의 상등성 equivalence of Kelvin-Planck statement and Clausius statement
한 서술이 사실이 아닐 때 다른 서술도 사실이 아니며 그 역도 성립한다.
 
켈빈-플랑크 서술 Kelvin-Planck statement을 위반하는 장치는 모두 클라우지우스 서술 Clausius statement을 위반하며 그 역도 성립하므로 두 서술은 결과적으로 같다.




켈빈-플랑크 서술 Kelvin-Planck statement의 역       =>    클라우지우스 서술 Clausius statement의 역





클라우지우스 서술 Clausius statement의 역        =>    켈빈-플랑크 서술 Kelvin-Planck statement의 역




따라서 두 서술은 동일한 서술이다.





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  1. Favicon of https://xuronghao.tistory.com BlogIcon 공수래공수거 2018.11.21 06:26 신고

    저에겐 어려운 내용입니다.^^
    도움이 되신 분들이 있으실겁니다.

  2. Favicon of https://automobility.tistory.com BlogIcon 모빌리티$ 2018.11.21 06:47 신고

    어려운 주제로 글을 쓰시는것보니. 지식인. 도움 받으실분이 많이 생기겠어요.

  3. Favicon of https://kangdante.tistory.com BlogIcon kangdante 2018.11.21 07:11 신고

    어려운 열역학을 또 보게 되네요
    어렵지만 자주 접하다보면 낯설지는 않을 것 같아요.. ^^

  4. Favicon of https://perfume700.tistory.com BlogIcon 아이리스. 2018.11.22 14:45 신고

    열역학 제2의법칙..?
    이건모지~
    어려운거구나~~ㅎㅎㅎ