Carnot cycle

Japanese: カルノーサイクル（英語表記）Carnot cycle

A reversible cycle of a heat engine proposed by S. Carnot consists of four quasi-static processes: isothermal expansion (curve I in the figure), adiabatic expansion (II), isothermal compression (III), and adiabatic compression (IV). In thermodynamics, an ideal gas is often used as the working substance. In the figure, I and III are isotherms with pv = constant, and II and IV are adiabatic with pv ^γ = constant. Here, p is pressure, v is volume, and γ is the ratio of the specific heat at constant pressure to the specific heat at constant volume. If the absolute temperature of isotherm I is T ₁ , the amount of heat absorbed is Q ₁ , the absolute temperature of isotherm III is T ₂ , and the amount of heat released is Q ₂ , then Q ₁ / T ₁ = Q ₂ / T ₂ holds. The ratio of the amount of heat Q to the absolute temperature T is called the reduced heat quantity. According to the first law of thermodynamics, the work W done on the outside in this cycle is W = Q1 - Q2 , _so the thermal efficiency η of a Carnot heat engine using this cycle is given by η = ₍ Q1 - Q2 ₎ / Q1 = ₁ - T2 / T1 , _where η is less than 1. Using the Carnot cycle and Carnot's theorem, we can conclude that the efficiency _of a general heat engine working between _two _heat sources with temperatures T1 _and T2 cannot exceed ₁ - T2 / T1 _. However, for all reversible engines , the efficiency is 1 _- T2 / _T1 .

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Japanese:

S.カルノーが提唱した熱機関の可逆的なサイクルで，4つの準静的過程，つまり等温膨張 (図の曲線I) ，断熱膨張 (II) ，等温圧縮 (III) ，断熱圧縮 (IV) から成る。熱力学では作業物質として理想気体を用いることが多い。図で，I，IIIは等温線で pv＝一定，II，IVは断熱線で pv^γ＝一定である。ただし，p は圧力，v は体積，γは定圧比熱と定積比熱との比を表わす。等温線Iの絶対温度を T₁ ，吸収する熱量を Q₁ とし，等温線 IIIの絶対温度を T₂ ，放出する熱量を Q₂ とすると，Q₁/T₁＝Q₂/T₂ が成り立つ。熱量 Q と絶対温度 T との比は換算熱量と呼ばれる。このサイクルで外に対してする仕事 W は，熱力学第一法則によって W＝Q₁－Q₂ であるから，このサイクルを使ったカルノーの熱機関の熱効率 η は，η＝(Q₁－Q₂)/Q₁＝1－T₂/T₁ で与えられ，ηは1より小さい。カルノーサイクルとカルノーの定理を用いると，温度が T₁ ，T₂ の2つの熱源の間で働く一般の熱機関の効率は 1－T₂/T₁ をこすことができないとの結論が導かれる。ただし，可逆機関ではすべて 1－T₂/T₁ になる。

出典　ブリタニカ国際大百科事典小項目事典ブリタニカ国際大百科事典小項目事典について　情報

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