卡诺循环

卡诺循环（英语：Carnot cycle）是一个特别的热力学循环，使用在一个假想的卡诺热机上，由法国人尼古拉·卡诺于1824年提出，埃米尔·克拉佩龙于1830年代至1840年代扩充，是为了找出热机的最大的工作效率而分析热机的工作过程。

工作过程

更多信息：卡诺热机和温熵图

图一：卡诺循环的温度－熵图

图二：卡诺循环的压力－体积图

卡诺循环的温度－体积变化

1824年绘制的卡诺热机示意图

卡诺循环全由可逆过程组成，其中包括：

• 图一A→B、图二1→2，可逆等温膨胀：此等温的过程中系统从高温热库吸收了热量且全部拿去作功。
• 图一B→C、图二2→3，等熵（可逆绝热）膨胀：移开热库，系统对环境做功，其能量来自于本身的内能。
• 图一C→D、图二3→4，可逆等温压缩：此等温的过程中系统向低温热库放出了热量。同时环境对系统做正功。
• 图一D→A、图二4→1，等熵（可逆绝热）压缩：移开低温热库，此绝热的过程系统对环境作负功，系统在此过程后回到原来的状态。

卡诺热机的热效率只取决于第一个状态的温度T₁与第二个状态的温度T₂，以及从环境中吸收的热量Q₁和放出的热量Q₂，其热效率η=${\frac {|Q_{1}-Q_{2}|}{|Q_{1}|}}=1-{\frac {|Q_{2}|}{|Q_{1}|}}={\frac {T_{1}-T_{2}}{T_{1}}}=1-{\frac {T_{2}}{T_{1}}}$。

其热效率恒小于1，只和高温和低温的热源有关，两者温差越大，效率越高。因存在于现实中的热机都是以不可逆循环来工作，相同状态下没有任何热机的效率可以达到以皆由可逆过程组成的可逆循环来工作的卡诺热机的效率。