卡诺循环效率是热力学中理论上的最高效率,由法国工程师尼古拉斯·莱昂纳尔·萨迪·卡诺在19世纪初提出。卡诺循环效率的计算公式为:η = 1 – T2/T1,其中η代表效率,T1代表热源的温度,T2代表冷源的温度。这两个温度都是以绝对温度(开尔文)为单位。
卡诺循环由四个理想化的过程组成:等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩和绝热压缩。在等温膨胀过程中,系统从热源吸收热量并对外做功;在绝热膨胀过程中,系统对外做功而温度下降;在等温压缩过程中,系统向冷源释放热量;在绝热压缩过程中,外界对系统做功而系统温度上升。
卡诺循环效率的高低取决于热源和冷源的温度差。温度差越大,效率越高。然而,卡诺效率是一个理论值,实际中的热机由于各种不可逆因素(如摩擦、热量损失等)的存在,其效率总是低于卡诺效率。
卡诺循环效率的奥秘在于它揭示了热机工作的基本原理和限制。它表明,要提高热机的效率,就需要尽可能提高热源温度和降低冷源温度。这一理论为热力学的发展奠定了基础,并对现代能源技术的进步产生了深远影响。