열기관

열역학
고전적 카르노 기관
분과 고전열역학 통계역학 화학열역학 평형열역학/비평형열역학
법칙 열역학 제0법칙 열역학 제1법칙 열역학 제2법칙 열역학 제3법칙
계 상태 상태방정식 이상기체 실제 기체 물질의 상태 열역학적 평형 공제부피 과정 등압과정 등적과정 등온과정 단열과정 등엔트로피 과정 등엔탈피 과정 준정적과정 다방과정 자유팽창 가역과정 비가역과정 내적가역성 순환 열기관 냉난방 순환 열효율
계의 성질 비고: 기울임꼴로 된 것들은 공액변수이다. 열역학도 세기 성질과 크기 성질 상태함수 온도  / 엔트로피 (개론) 압력 / 부피 화학적 퍼텐셜 / 입자수 증기량 대비성질 과정함수 일 열
물성 순수 물질의 열역학적 데이터베이스 비열용량  ${\displaystyle c=}$ ${\displaystyle T}$ ${\displaystyle \partial S}$ ${\displaystyle N}$ ${\displaystyle \partial T}$ 압축률  ${\displaystyle \beta =-}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial p}$ 열팽창  ${\displaystyle \alpha =}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial T}$
방정식 카르노 정리 클라우지우스 정리 열역학 기본관계 이상기체 법칙 맥스웰 관계식 온사게르 상호관계식 브리지먼 열역학 방정식 열역학 방정식 표
퍼텐셜 자유 에너지 자유 엔트로피 내부 에너지 ${\displaystyle U(S,V)}$ 엔탈피 ${\displaystyle H(S,p)=U+pV}$ 헬름홀츠 자유 에너지 ${\displaystyle A(T,V)=U-TS}$ 깁스 자유 에너지 ${\displaystyle G(T,p)=H-TS}$
역사 열역학사 개괄 열 개념의 역사 엔트로피의 역사 기체 법칙 영구기관의 역사 과학철학 엔트로피와 시간 엔트로피와 생명 브라운 래칫 맥스웰의 도깨비 열죽음 역설 로슈미트의 역설 협동학 이론 열소설 열이론 활력 열의 사사당량 원동력 주요 저서 마찰 때 발생하는 열의 원인에 관한 실험적 조사 불균일 물질의 평형에 대하여 불의 원동력에 관한 고찰 연표 열역학사 연표 열기관 개발사 연표 교육 맥스웰의 열역학적 표면 에너지 분산으로서의 엔트로피
과학자 베르누이 카르노 클라페롱 클라우지우스 카라테오도리 뒤엠 깁스 헬름홀츠 줄 맥스웰 폰 마이어 온사게르 랭킨 스미튼 슈탈 톰슨 켈빈 남작 워터슨
분류: 열역학
v t e

공학 및 열역학에서 열기관(熱機關)은 고열원에서 저열원 사이의 온도 차이를 이용하여 열에너지를 기계적 일로 변환하는 장치이다. 열은 고열원으로부터 저열원으로 이동하며, 이러한 과정에서 열은 일로 변환된다.

증기 기관·가솔린 엔진·디젤 엔진·로켓 엔진 등은 열기관이다. 이것들은 자동차·디젤차·화력 발전·비행기 등의 동력원으로서 널리 이용되고 있다. 열기관에서는 가솔린 등의 연료를 태워서 열을 발생시켜 고온의 기체를 만들고 그 기체의 팽창을 사용해서 열을 일로 바꾸고 있다.  열역학의 제2법칙에 의하면, 열을 모두 일로 바꾸기는 불가능하다. 따라서 열기관의 외부로부터 받은 열량을 Q1로 하고, 그 열량의 일부 Q가 역학적인 일로 변했다고 한다면 Q는 Q1보다 항상 작다. 그리고 남은 열량 Q1－Q는 주위의 저온 부분에 방출되고 만다^[1].

열기관의 일상 예로는 증기기관, 디젤 엔진, 가솔린 기관 등이 있다. 이 모든 열기관은 가열된 가스의 팽창에 의해 힘을 얻는다. 주위 환경은 저열원이며 상대적으로 차가운 공기를 공급하는데, 이는 열을 받아서 급속히 팽창하고 엔진의 기계적 움직임을 제공한다.

열기관의 예:

• 증기 동력 사이클. 이 사이클 및 엔진에서는 작동 유체는 가스와 액체이다.
  • 랭킨 사이클 (증기기관)
  • 재생 사이클은 랭킨 사이클보다 효율적이다.
• 가스 동력 사이클. 이 사이클 및 엔진에서 작동 유체는 항상 가스이다.
  • 카르노 사이클 (카르노 열기관)
  • 브레이턴 사이클 혹은 줄 사이클 (가스터빈)
  • 에릭슨 사이클
  • 스털링 사이클 (스털링 기관)
  • 내연기관
    • 오토 사이클 (예. 가솔린 기관, 고속 디젤엔진)
    • 디젤 사이클 (예. 저속 디젤엔진)
    • 아킨슨 사이클
    • 르노와르 사이클 (예. 펄스 제트기관)

• 직접 변환
  • 열전기 (펠티에르-시벡 효과)
  • 열전자효과(에디슨 효과)

• 냉동(냉동기는 열펌프, 즉 열기관의 반대이다. 일이 열의 차이를 만들어낸다)
  • 카르노 냉동기
  • Vuilleumier 냉동기
  • 흡수 냉동기

• 카르노 기관
• 열병합
• 열펌프
• 왕복 기관
• 스털링 기관

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열기관

• (영어) Heat Engine

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