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사실 콜드펑크 어쩌고는
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본문 - 06-12, 2017 21:53에 작성됨.
처음엔 그냥 스팀/디젤 펑크와 구분해 화석연료를 쓰지 않고서 발달한 세계를 상정한 장르 였는대…
그게 지금 구상한 두 종류의 원 물질을 엔진 내에서 혼합해 기화시키는 흡열반응을 일으켜 그 기화에 의한 팽합을 동력 삼는 차가운 엔진…
…을 쓰는 세계관을 상정한 장르로 진화해서.
지금은 말이죠?
일단 상용화는 제끼고 실제 생상해서 한번 굴려볼 정도의 원료는뭐가 있을까… 하며 화학물질 조금씩 비교해 보고 있네요.
수소화 염소는 원료도 기체 결과물도 기체.
게다가 발열반응이고.
코크스나 흑연과 수소를 가지고 에틴 만드는것은 흡열반응 이긴 하지만 고체와 기체를 가지고 만드는것 까진 좋은대
2C + H2 -> C2H2 - 228J
라는 반응이라 흡열량이야 어찌됬든 기화열도 아니고 엄밀히 말하면 총 부피는 오히려 줄어서 못 써먹고…
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요런식으로 머리 굴리네요.
14개의 댓글이 있습니다.
언급하신 에틴, 아세틸렌의 경우는 칼슘카바이드의 가수분해로 얻거나, 혹은 나프타의 크래킹에서 얻을 수 있습니다. 칼슘카바이드의 경우 전기분해가 아닌 열분해를 사용한다면 2000도 이상의 초고온 환경에서 분해되고, 전기분해는 촉매의 도움을 받아도 에너지를 들입다 퍼먹는 하마입니다. 나프타의 크래킹 역시 큰 에너지가 들어가는 고온 열분해죠. 그나마 그렇게 얻은 것도 대기중에선 굉장히 불안정하기에 용매에 용해시킨 솔루션의 형태로 사용하고요.....
무엇보다도, 설령 흡열반응을 하는 연료를 찾는다 하더라도, 연료의 팽창압을 동력으로 전환하는 내연기관을 움직이기 위해서는 그 연료의 부피를 늘려 팽창압을 일으킬 필요가 있습니다. 그런데 샤를의 법칙에 따르면 부피는 온도에 비례하죠. 연료가 흡열반응을 하니까 반응이 진행될수록 계의 온도는 내려가는데 부피가 늘어난다.......일단 최소한 지구와 같은 물리법칙을 따르는 곳에서는 불가능하다고 생각합니다.
사실 열역학 생각해보면 냉기관보다 영구기관 만드는게 더 쉽습니다. 냉기관은 돌리다보면 결국 온도는 계속 내려갈거고 결국엔 0K에 근접하게 될건데, 이렇게 되면 열역학 3법칙이랑 그냥 맞다이 뜨자는거라....
엔진 온도는 내려가도 내뿜는 가스는저 온도 저대로겠지만요.
다른거론 엔진 좀 차가워 진다 해도 앵간해선 외부 기온의 영향으로 대워질거고,
사실 액체 둘이나 액체와 고체를 촉매를 쓰든 뭘 어쩌든 합성기켜 기화시키고 이 기화열(열흡수)쪽이라.
요는 액체나 겔이 기화하면 부피가 커지는(이 부분은 증기기관이랑 매한가지)걸 가지고 인대.(상태변화에 따른 부피 변화)
차라리 판타지급 샤랄라~ 촉메로 적당히 끓는점 낮은 액체를 기화시킨다 하면, 어찌 되것지만…
근대 애당초 열역학에 위배 안되는게, 흡열반응은 주변에서 열을 지가 뺏어가는거지 주변 열을 지우는게 아니죠.
그리고 기체가 기체인게 아니라 액체나 겔이 기체로 되는 상태 변화인 것이라 보일 샤를의 법칙과는 또 다른 이야기이고요.
사실 꼭 두 원료 섞고 촉매 쓰든 말든의 설정 포기하면 진짜 앞서 말한 판타지적 촉매+@로 적당한 액체 암거나 기화 시키는거로 하면 어찌 되것지만…
화학반응 칮아보면 기체끼리라도 반응전보다 반응 후가 질량수… 부피가 커지는것도 없진 않지만 그런것 보단 역시 상태변화에 의한 부피 변화가 파워는 더 압도적이것죠
차라리 기체 -> 액체의 발열반응 찾아 역반응으로 할까…
그리고 흡열반응은 고립계에 국한해서 말하자면 열을 지우는것과 크게 다르지 않습니다.
열역학 제 1법칙에 따라 고립계의 에너지의 총량은 일정합니다. 흡열반응이 진행되면 닫힌계 내부의 에너지는 줄어들고, 그 에너지만큼 반응을 진행한 물질의 에너지가 높아집니다. 물질의 에너지가 높아진다는 것은 곧 그 물질이 불안정해졌다는 것이므로, 그 물질은 어떤 형태로든 자신이 빨아들인 에너지를 다시 내뱉어야합니다. 열역학 2법칙에 의해서 그 형태는 대부분 열이 되는 것이고요. 그래서 흡열반응은 몹시 불안정하며, 일반적으로 정반응이 흡열반응인 가역반응의 경우에는 역반응인 발열반응이 더 활발하게 일어나는 것이죠.
냉연료를 사용하는 내연기관의 경우, 액체가 기체로 바뀌면서 엔트로피는 증가(dS>0)하고, 열을 흡수하므로 dH>0입니다. 자유에너지 dG=dH-TdS 에서 dS와 dH가 모두 양수이므로, dG의 여부는 온도가 결정한다고 할 수 있죠. 높은 온도에서는 dG<0이므로 정반응이 활발하게 일어나겠지만, 낮은 온도에서는 역으로 dG>0이므로 역반응이 더 활발하게 일어납니다.
그런데 냉기관은 반응이 진행하면 진행할수록 계의 온도가 낮아지죠. 그럼 시간이 지날수록 정반응보다 역반응이 더 활발하게 이루어지고, 이 역반응은 필연적으로 발열반응이 되므로, 잃어버린 만큼의 에너지가 열의 형태로 다시 돌아오는 셈입니다. 기관에 근본적으로 모순이 생겨버리는거죠.
그러니까 결론은 지구를 벗어나면 편해져요.
연료야 글타쳐도 엔진이 차가워지면 그만큼 뺏을 열이 없어지니 그 정반응이 열이 없아 못일어나게 되니…
음…
근대말이죠.
제가 이거 생각한 원인중 또 다른게.
스프레이나 부탄가스거든요?
어찌됬든 통은 차가워지고 분사는 하는건 그냥 압력으로 체워 넣어서 그런거겟져?
음… 그걸 생각하면 발열이고 흡열이고간에 일단 반응하면 기체를 발생시키는 반응이야 차고 넘치니…
이렇게 생각하면 그냥 흔한 기체 발생의 화학반응쪽을 찾는게 더…
여담이지만 말이죠.
저도 처음에는 이거 뺏을 열을 딴대서 주는 식으로 생각했었다가 본말전도 아니냐…
했죠.
달리 생각하면 대기권 내 라던가 엔진 외에도 열 발생하는건 넘치니 예 냉각수 대용으로 쓰면서 돌려먹거나… 도 했죠.
사실 따지고 보면 이 발상 자체가 DIO의 기화냉동법(피를 기화시켜 주변의 열을 빼앗아.주변을 얼리는것)이라.
사실은 기화를 강제시키는 뭔가 판타지적인 것을 넣으면 해결 되겠지만.
그런다 해도 그 빼앗을 열을 계속 주던지 아니면 주변에서 자연적으로 그 열을 보충하던지…
생각해 보면 기화 해 버려 동력을 공급하고 나면 고건 그냥 기화열 가지고 날라가 회수도 무리가 되고 그런의미에선 차량 이리는 계 내의 열은 계속 주는 것으로 볼수도 있겠네요.
별도의 발열기관을 넣어야 할 정도냐? 아니면 대기나 지면에서 실시간으로 전도되는 열로 충분하냐는 거 연료 나름 이지만.
어느쪽이든 과열되도 돌아는 가는 가연기관과 달리 괴냉각되면 기능을 정지하겟네요.
아니면 역시 그냥 각종 기체발생의 화학반응에 다가 구동방식과 제질 탓에 기체가 분사되면서 여기저기서 엔진에 전도된 열을 컴퓨터 등의 구리조각에 풴 틀듯이 가져가서 차가워지는 가로 하는 것도…
부피와 압력은 반비례한다, PV=kT)에 따라 온도가 낮아지면서 내부 충전재의 압력이 덩달아 낮아지기 때문이에요. 그래서 어느정도 쓴 다음엔 온도가 돌아올때까지 가만히 놔둬줘야 하죠.
결국 모든 에너지의 종말점이 '열'인 지구의 물리법칙으로는 냉기관의 존재를 상상하기가 무척 어렵습니다.
일단 어찌됬든 열을 빼았아 기화하는 종류는 빼았을 열이 있어야 하는대,
그 열이란걸 따로 공급하거나 아니면 주변에서 자연히 전도되는 거로 족할 정도로 적어야 가능한 컨샙…
빼았을 열이 있어야 빼있는것 사실 당연한거니…
어떤 물질이냐를 떠나서 일단 뺏을게 있어야 뺃는…
확실히 기화 강제든 그냥 흡열 화학빈응이든 뺏을 열이 필요하니,
열대지방 이라거나 발열장치 부착 이거나 아니면 애초에 흡열량이 많지 않거나 야 할탠대 지역 한정 가동은 무슨 풍물시… 발열장치 부착 이라면 본말전도 이거나 폼으로 내연기관들 사이에 끼워 넣거나 일태고 고런 커스트만 무진장 오르고 위험해지기만 하고, 흡열양의 적음은 아마 기화해도 부피가 크게 안오르는 거겠죠?
뺏을 열은 지천에 깔려있을겁니다. 반응의 요지는 어떻게 역반응을 억제하느냐 하는 부분이죠. 반응이 진행되면서 온도는 내려갈텐데, 이 부분을 해소시키지 않으면 흡열반응은 금세 발열반응으로 전환되버릴 겁니다. 즉, 반응에 소모되는 열보다도 더 큰 열원을, 더 빠른 속도로 가지고 와서 반응을 정반응 쪽으로 유지시키느냐가 관건이겠네요.
근대 생각하면 부분적으로 쓸수록 엄청 차가워지는 부분이 있긴 하겠네요. 열을 공급해 주는 부분에서 정반응 유도는 충분히 하더라도 주입구 근처는 아마…
어찌됬든 열 안주면 오래쓰면 기능정지 해 버리는건 정해진 운명…
근대 디젤 차량은 냉각싹 막고 돌리면 엔진 녹는거랑 주변 발화중 뭐가 빠를까요?
확실히 빠져나가도 엔진의 녹는점이나 주변의 발화점 보다 팽창에 따른 압력의 내성이…
윗설명만 보면 SF스팀펑크 판타지야...