열기관의 효율이 100%에 도달할 수 없는 이유는 열역학 제 2법칙으로 설명할 수 있을것 같네요. 열역학 제2법칙은 엔트로피 증가의 법칙으로, 이는 에너지가 변환될 때 일부가 고온에서 저온으로 흐르면서 작업에 사용되지 않고 손실된다는 원리입니다. 실제적으로 기계적 마찰이나, 열 손실 등으로 인하여 100% 효율이 불가능합니다.
열기관의 효율이 100%가 될 수 없는 이유는 열역학 제2법칙에 기인합니다. 이 법칙에 따르면, 열에너지는 항상 고온에서 저온으로 흐르며, 이 과정에서 일부 에너지는 유용한 일로 변환되지 않고 폐열로 손실됩니다. 이는 완전한 에너지 변환이 불가능함을 의미합니다. 열기관의 이론적인 한계는 카르노 효율에 의해 정의되며, 이는 고온과 저온의 차이에 비례하여 효율이 결정됩니다. 즉, 온도차가 클수록 효율은 높지만, 100% 효율은 실현 불가능합니다.
열기관에서 일부 에너지가 손실되는 이유는 마찰, 열 손실, 불완전 연소 등으로 인해 에너지가 일로 완전히 변환되지 않기 때문입니다. 마찰이 발생하거나 열이 발생한다는 것은 일정 에너지가 소모된다는 얘기이기 때문에 온전한 변환이 일어나지 않았다는 것인데요. 엔진 내부 부품 간의 마찰과 열 방출이 에너지 손실을 야기시키는 것이 이에 해당합니다. 열기관의 이론적 한계는 카르노 효율로 설명되며 이는 열기관이 최대 효율로 작동할 때의 한계입니다. 이론적으로 완벽한 효율을 얻기 위해서는 온도 차이가 무한대여야 하지만 현실에서는 불가능해 완벽한 에너지 변환을 이룰 수 없습니다.
