[열역학] 카르노기관보다 높은 열효율을 갖는 열기관의 모순

아무리 날고 기는 기술이 개발되어도 카르노기관의 열효율을 넘어서는 열기관은 발명될 수 없다. 

그 이유를 한마디로 말하자면 그러한 열기관은 '열역학 제2법칙'을 위배하기 때문이다.

 

다음은 고열원과 저열원 사이에 열기관과 카르노기관을 나란히 놓은 구조를 나타낸 그림이다. 열기관이 하는 일 w에 의해 카르노 기관이 작동한다고 해보자. 

열역학 제2법칙을 위배하는 열흐름

그러나 열역학 제2법칙에 따르면 열은 고열원에서 저열원으로 스스로 이동한다. 따라서 순수 열흐름은 고열원에서 저열원을 향하는 아래 방향이어야만 한다.

열역학 제2법칙을 만족하는 열흐름

따라서 카르노 기관의 열효율을 넘어서는 열기관은 제작할 수 없다.