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이응신님의 답변
2010-02-13- 3
엑서지는 일반적인 열역학에서는 잘 사용하지 않습니다. 엔트로피로만으로도 충분한데 엑서지를 도입할 이유가 없습니다. 그러나 공업열역학에서는 장치의 열효율이 아주 중요하기 때문에 엑서지를 가끔 사용합니다. 공업열역학 교재를 참고하십시오. 다른 말로 엑서지는 열량으로 주어진 에너지에서 열기관을 이용하여 일로 바꿀 수 있는 최대의 에너지를 말합니다. 영문해석을 해보면 exergy : available work라고 말합니다. 열량(열에너지)이 주어졌을 때 열기관의 효율은 카노기관의 이론적인 한계치인 e = 1 - T1/T2로 표시할 수 있습니다. 즉, 열기관의 최대 효율은 순전히 열기관 내부에서 연료가 연소할 때 내는 온도와 주위온도와의 절대온도 차이에 비례합니다. 카노기관에서 낼 수 있는 최대 열효율은 연료가 연소해서 내는 온도가 1000 K라고 하고 외부의 대기온도가 300 K라고 할 때 대략 2/3 정도라고 할 수 있습니다. 일반적인 열기관은 카노기관보다 효율이 떨어지므로 그렇게 높지는 않습니다. 휘발유엔진은 대략 19% 정도, 디젤엔진은 43% 정도 입니다. 엑서지는 일로 바뀔 수 있는 최대 에너지이므로 일반적인 장치의 열효율과 약간의 차이가 있습니다. 예를 들어 화력발전을 하기 위한 보일러의 열효율이 80%라고 한다면 외부에서 기름을 연소시켜 보일러 내부의 온도를 올려줄 때 공급한 에너지의 80%가 물의 온도로 바뀌므로 대단한 효율을 보인다고 할 수 있습니다. 그러나 이렇게 받은 열에너지로 증기를 만들어 발전기를 돌린다고 해도 발전기의 효율은 순전히 장치와 외부온도의 차이에 따르므로 20%가 되기 힘듭니다. 따라서 엑서지는 공급하는 기름 열량의 0.8*0.2=16% 정도 밖에 되지 않습니다. 엑서지는 가용에너지의 효율이 아니라 전체 에너지 (주로 열에너지) 중 일로 바뀔 수 있는 에너지를 말합니다. 예를 들어, 전체 열에너지가 100 J 이라고 하고 열기관을 통해 10 J의 일로 전환되었다고 하면 엑서지는 10 J이라고 할 수 있습니다. 마찰이나 기타 비가역변환을 통해 엔트로피가 증가하면 '엑서지가 파괴된다'는 표현을 사용하기도 합니다. 대기에 있는 열에너지의 엑서지는 0 이라고도 할 수 있습니다. 대기의 열에너지를 빼내 일로 바꾸기 힘들기 때문입니다.(엔트로피에서 나오는 내용입니다) >"가용에너지의 효율"인것같다는 느낌입니다. >