カルノーサイクルと効率

熱力学第二法則は、どのエンジンも100%効率を保つことはできないと述べています。

サディ・カルノーは、理想的な熱機関のカルノーサイクルを構築することで、この法則によって許される最大理論効率を探求しました。

サイクルは、理想気体が高温の貯留層から熱を_吸収し、仕事を行う際に等温膨張を経験することから始まります。

その後、ガスは高温の貯留層から隔離され、可逆断熱膨張を経験します。気体が働くと、その温度はTcまで下がります。

ガスが冷たい貯留層に接触すると、等温圧縮を経験します。ガスの処理が行われる際に、冷たい貯蔵庫に熱が放出されます。最後に、冷たい貯蔵庫を取り除くことで断熱圧縮が生じます。ガスの作業が続くと、元の状態に戻ります。

系が初期状態に戻るため、内部エネルギーは一定のままで、生成される正味仕事はサイクル中に移動する正味熱と等しい。

エンジンの効率は、熱い貯蔵庫から吸収される仕事の比率として定義されます。効率は冷水貯水池と熱水槽の温度のみで表現することも可能です。