カルノの熱サイクルとは何ですか？

より適切にカルノサイクルと呼ばれるカルノの熱サイクルは、2つの温度で動作する熱エンジンの最大効率を決定するために使用される理想化された熱力学サイクルです。理論的な目的に使用されますが、実際には物理システムでは動作することはできません。理論的には、エンジンを最大効率に近い動作させることができますが、サイクル内の熱伝達は遅すぎて実用的なシステムになるには遅すぎます。カルノサイクルの主な値は、他のタイプの熱エンジンの最大効率を確立することにあります。

カルノの熱サイクルを構築するために2つの仮定が行われ、最大の効率を与えます。すべてのプロセスは可逆的であり、エントロピーに変化はありません。 A 可逆プロセスは、エネルギーを失うことなく元の状態に戻すことができるプロセスです。 エントロピーは、作業を行うことができないシステムのエネルギー量です。熱力学の第2法則によると、システム内のエントロピーの量は、プロセスが発生したときに同じものを増やすか、同じままにする必要があります。これらの仮定のいずれも自然条件下では満たすことはできませんが、最大効率を決定するのに役立ちます。

4つのプロセスがカルノの熱サイクルで繰り返されます。 1つ目は等温膨張です。 「等温」とは、温度がプロセス全体で同じままであることを意味します。これの間に体積が増加し、圧力が低下し、システムにエネルギーが追加されます。

adiabatic拡張と呼ばれる次のプロセス。断熱プロセスでは、システムによって熱が得られたり失われたりしません。温度の変化は、圧力と体積の変化により発生します。この特定のステップでは、温度を下げるために圧力が低下し、体積が増加します。

3番目は等温圧縮です。このPRの間に圧力が増加し、体積が減少しますOcess、およびエネルギーはシステムから除去されます。 最後に、システムを元の状態に戻すために adiabatic圧縮が実行されます。温度を上げるために、圧力が上昇し、体積が減少します。

カルノサイクル中にエントロピーに変化がないという仮定のため、元の状態に戻るたびに、際限なく実行され、同じ量のエネルギーを維持することができます。ただし、この理想的なシステムにもエントロピーがありますが、100％効率的ではないことを意味します。カルノット熱サイクルの実際の効率は、絶対またはケルビン（k）の温度スケールで、その最大温度と最小温度を使用して計算できます。この方程式では、最小温度は最大から差し引かれ、この数は最高温度で除算されます。