卡诺循环kanuo xunhuan

两个等温过程和两个绝热过程组成的循环。1824年法国工程师S.卡诺在研究提高热机效率的过程中，增设想了一种热机，假定工作物质只同两个热源（高温热源和低温热源）交换热量，既没有散热，又不存在摩擦，这种热机称为卡诺热机，其循环过程称为卡诺循环。卡诺循环有可逆与不可逆之分，通常提到的卡诺循环是指可逆卡诺循环。卡诺循环中能量的转换情况可用图1表示，工作物质从高温热源吸收热量Q1，一部分对外做功A，一部分热量Q₂放给低温热源。因为卡诺循环只同两个热源交换热量，所以可逆卡诺循环是由两个准静态等温过程和两个准静态绝热过程组成的。图2是理想气体可逆卡诺循环的p-V图，图中AB为等温膨胀过程，工作物质从温度为T₁的高温热源吸收热量Q₁;BC为绝热膨胀过程；CD为等温压缩过程，工作物质向温度为T₂的低温热源放出热量Q₂;DA为绝热压缩过程，工作物质回到初态，完成一个循环。在循环过程中，卡诺热机所作的功A=Q_1-Q₂，循环的效率η=A/Q₁＝(Q₁-Q₂)/Q₁。由卡诺定理可知，可逆卡诺循环的效率只与两个热源的温度有关，与工作物质无关，效率η=1-T₂/T₁。

图 1

图 2

卡诺循环

热力学中最理想的一种可逆循环。它以理想气体为工作物质，由四个连续的过程组成：等温膨胀并吸收热量，绝热膨胀，等温压缩并放出热量和绝热压缩。一切热力循环，在上下限温度(T₁和T₂)相同的条件下，卡诺循环热效率最高，它等于(T₁-T₂)/T1。