21.7
热力学第二定律指出,没有任何热机可以达到100%的效率。为了推导出最大理论效率,萨迪·卡诺提出了一种假想的热机。
由于在所有不可逆过程中功都会以热量形式耗散,因此提高热机效率的关键在于避免所有不可逆过程。
然而,通过有限温差的热流是一个不可逆过程。因此,热机与高温和低温热源之间的热交换必须是等温的。此外,当其温度发生变化时,必须是绝热变化。
在卡诺循环中,工作介质被假定为理想气体。首先,它在与温度为 T-h 的热源接触时发生等温膨胀,并吸收热量 Q-h。
随后,该流体绝热膨胀,其温度降至冷源的温度 T-c。
接着,它与温度为 T-c 的低温热源接触,并在等温条件下被压缩,释放热量 Q-c。
最后,气体被热隔离并进行绝热压缩,使其回到初始状态,温度为 T-h,从而完成整个循环。
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