卡诺循环

工程热力学名词

工程热力学名词

卡诺循环(Carnot cycle) 是只有两个热源（两个热源需要存在温度差）的简单循环。由于工作物质只能与两个热源交换热量，所以可逆的卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。^[1]

卡诺循环是由法国工程师尼古拉·莱昂纳尔·萨迪·卡诺于1824年提出的，以分析热机的工作过程，卡诺循环包括四个步骤：可逆 定温吸热， 可逆绝热膨胀，可逆定温放热，可逆绝热压缩。即 理想气体从状态1（P1，V1，T1）定温吸热到状态2（P2，V2，T2），再从状态2绝热膨胀到状态3（P3，V3，T3），此后，从状态3定温放热到状态4（P4，V4，T4），最后从状态4绝热压缩回到状态1。这种由两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程所构成的循环称为卡诺循环。

中文名卡诺循环

外文名Carnot cycle

提出者法国工程师尼古拉·莱昂纳尔·萨迪·卡诺

提出时间1824年^[2]

应用学科工程热力学

适用领域范围热力学

简介

卡诺循环包括四个步骤：定温吸热，在这个过程中系统从高温热源中吸收热量； 绝热膨胀，在这

卡诺循环个过程中系统对环境作功，温度降低； 等温放热，在这个过程中系统向环境中放出热量，体积压缩；绝热压缩，系统恢复原来状态，在等温压缩和绝热压缩过程中系统对环境作负功。卡诺循环可以想象为是工作于两个恒温热源之间的 准静态过程，其高温热源的温度为T1，低温热源的温度为T2。这一概念是1824年N.L.S.卡诺在对热机的最大可能效率问题作理论研究时提出的。卡诺假设工作物质只与两个恒温热源交换热量，没有散热、漏气、摩擦等损耗。为使过程是准静态过程，工作物质从高温热源吸热应是无温度差的等温膨胀过程，同样，向低温热源放热应是 等温压缩过程。因限制只与两热源交换热量，脱离热源后只能是 绝热过程。作卡诺循环的热机叫做 卡诺热机。

原理

卡诺循环的效率

通过 热力学相关定理我们可以得出，卡诺循环的效率ηc=1-T2/T1，由此可以看出，

卡诺循环卡诺循环的效率只与两个热源的热力学温度有关，如果高温热源的温度T1愈高，低温热源的温度T2愈低，则卡诺循环的效率愈高。因为不能获得T1→∞的高温热源或T2=0K（-273℃）的低温热源，所以，卡诺循环的效率必定小于1。

参考资料

• [1]

  《中国大百科全书》总编委会

• [2]

  国内外对太阳能——土壤源热泵的研究现状分析维普期刊服务平台(引用日期 2022-03-09)