卡诺热机

卡诺热机是一种在卡诺循环上运行的热机。 该发动机的基本模型由 Nicolas Léonard Sadi Carnot 于 1824 年开发。Benoît Paul Émile Clapeyron 于 1834 年对卡诺发动机模型进行了图形扩展，并于 1857 年由 Rudolf Clausius 进行了数学探索，这些工作导致了熵的基本热力学概念。 卡诺发动机是理论上可行的最高效的热机。 效率仅取决于它在其间运行的冷热储热器的xxx温度。

热机的作用是将能量从温暖的区域转移到寒冷的空间区域，并在此过程中将部分能量转化为机械功。 循环也可以逆转。 该系统可能会受到外力的作用，并且在此过程中，它可以将热能从较冷的系统传递到较热的系统，从而充当制冷机或热泵而不是热机。

每个热力学系统都存在于特定状态。 当一个系统经历一系列不同的状态，并最终回到其初始状态时，就会发生热力学循环。 在经历这个循环的过程中，系统可能会对周围环境做功，从而充当热机。

在相邻的图表中，来自卡诺 1824 年的作品《对火的动力的思考》，有两个物体 A 和 B，每个物体都保持恒定温度，A 的温度高于 B。这两个物体到 我们可以给它，或者我们可以从中带走热量而不引起它们的温度变化，行使两个无限热量库的功能。 我们将xxx个称为熔炉，第二个称为冰箱。” 卡诺随后解释了我们如何通过将一定量的热量从身体 A 传送到身体 B 来获得动力，即“做功”。它还充当冷却器，因此也可以充当冰箱。

上图显示了卡诺在讨论他的理想发动机时使用的原始活塞和气缸图。 右图显示了通用热机的框图，例如卡诺发动机。 在图中，“工作体”（系统）是克劳修斯于 1850 年引入的术语，可以是任何流体或蒸气体，通过它可以引入或传递热量 Q 以产生功。 卡诺假设流体可以是任何能够膨胀的物质，例如水蒸气、酒精蒸气、汞蒸气、xxx性气体、空气等。尽管在那些早年，发动机有多种配置 ，通常 QH 由锅炉提供，其中水在炉子上煮沸； QC 通常通过位于发动机独立部分的冷凝器形式的冷流动水流去除。 输出功 W 由活塞的运动传递，因为它用于转动曲柄臂，而曲柄臂又通常用于为滑轮提供动力，以便将水从被淹没的盐矿中抽出。 卡诺将功定义为“举起一个高度的重量”。

作为热机的卡诺循环包括以下步骤：

• 气体在高温 TH 下的可逆等温膨胀（等温热添加或吸收）。 在此步骤（A 到 B）中，允许气体膨胀并对周围环境做功。 气体（系统）的温度在这个过程中没有变化，因此膨胀是等温的。

• 气体的等熵（可逆绝热）膨胀（等熵功输出）。 对于这一步（B 到 C），假定活塞和气缸是绝热的，因此它们既不会获得也不会失去热量。 气体继续膨胀，对周围环境做功，并损失等量的内能。 气体膨胀使其冷却到低温 TC。 熵保持不变。
• 气体在低温 TC 下的可逆等温压缩。 （等温排热）（C 到 D）现在气体暴露在低温储层中，而周围环境通过压缩气体（例如通过活塞的返回压缩）对气体做功， （在量级上，这与步骤 1 中吸收的熵量相同。熵在等温压缩中减少，因为系统的多重性随体积减小。）在量级上。