卡诺循环与效率

热力学第二定律指出，没有任何热机可以达到 100% 的效率。

萨迪·卡诺通过构建理想热机的卡诺循环，探究了该定律所允许的最大理论效率。

该循环从理想气体从温度为 T_h 的高温热源吸收热量并对外做功而发生等温膨胀开始。

随后，气体从高温热源隔离，并经历可逆的绝热膨胀。由于气体对外做功，其温度降至 T_c。

当气体与冷源接触时，会发生等温压缩。在此过程中，由于外界对气体做功，热量被释放到冷源中。最后，移除冷源后，气体经历绝热压缩。随着外界持续对气体做功，气体回到初始状态。

由于系统回到初始状态，其内能保持不变，因此循环过程中产生的净功等于传递的净热量。

发动机的效率定义为对外做功与从高温热源吸收热量之比。效率也可以仅用低温热源和高温热源的温度来表示。