안녕하세요. 화공생명공학과 이치우입니다. 학우님께서 말씀하신대로 온도에 따른 chemical potential 그래프는 압력이 일정하다는 조건하에 나타낸 것입니다. 따라서 이 경우 압력이 이미 고정된 variable이기 때문에 조절 가능한 variable의 수가 1개 줄어듭니다. 그러므로 degree of freedom을 구할 땐 본래의 식 2+N-P에서 1을 뺀 1+N-P의 식을 사용하면 된다고 할 수 있습니다.

안녕하세요. 화공생명공학과 이치우입니다. 학우님께서 말씀하신대로 Vm을 사용한 vdW EOS 식을 사용하여 carnot cycle의 U, q, w, H 값을 구하실 땐 volume의 형태로 물리량이 주어지더라도 V/n의 형태로 변환하여 계산 진행하시면 됩니다. 만일 이를 변환하지 않고 volume 형태 그대로 사용하실 경우 계산에 오류가 발생하며 제대로된 결과값이 도출되지 않을 수 있습니다.

안녕하세요? 화공생명공학과 이치우입니다. 질문자님께서 말씀하신대로 이론상으로는 Joule-Thomson effect만을 사용하여 고압 기체의 팽창을 통해 냉동기를 구현할 수 있습니다. 다만 Joule-Thomson effect의 조건에 따라 일종 온도, 즉 반전 온도(inversion temperature)에 도달해야 냉각이 일어나는데, 상온의 기체를 사용할 경우 냉각이 잘 일어나지 않거나 냉각 효과가 약할 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 기체를 사전에 냉각하는 heat exchanger 등의 기계를 통한 열교환 과정을 거침으로써 냉각 효율을 극대화하고 Joule-Thomson effect가 효과적으로 도출되도록 할 수 있습니다. 결론적으로 기체의 초기 온도를 충분히 낮춰 냉각의 효율을 극대화하기 위해 Linde refrigerator에서 열교환 과정을 별도로 진행합니다.