概念と仕組み
サイクル熱機関は、1サイクル後に初期の内部状態に戻ります。吸収された熱量 Qin と放出された熱量 Qout の差が、正の仕事 W に相当します。
高温と低温の保管領域間の温度差は、熱を利用して仕事を行うための条件を生み出します。実際には、実際の不可逆的なプロセスは、同じ温度条件下における完全な不可逆性の限界と比較して、効率を低下させます。
関係式と成立条件
η=W/Qin は値であり、カルノー効率は 1−Tc/Th です。温度比を用いる場合は、絶対温度 K を使用することが重要であり、熱のバランスは Qin=W+Qout です。
カルノーの原理に従う、2つの貯蔵タンク間の可逆機構における最大効率は、実際の機構の燃焼、摩擦、および熱伝達プロセスに関する詳細な計算に基づく設計ではない。
仮想実験で読み取る変化
絶対温度で計算するカルノー効率が上限です。入力熱の一部は低温側へ流れます。
2つの熱源間の循環熱機関を単純化しています。到達率はカルノー効率に対する比率で、実機の設計値ではありません。燃焼と摩擦は個別計算しません。火気、高温、高圧装置で再現しないでください。
重要な関係式と記号
ηCarnot = 1 − Tc/Th · W = Qin ηCarnot f · Qout = Qin − W
| 記号 | 意味 | 単位 |
|---|---|---|
| Th, Tc | 高温・低温熱源の温度 | K |
| W | 1周期の正味の仕事 | J |
| η | 熱効率 | 0~1 |
例で確かめる
カルノーの式で使う温度の単位は？
K · 絶対温度で計算するカルノー効率が上限です。入力熱の一部は低温側へ流れます。
よくある誤解
- 摂氏温度を用いてカルノー効率を計算することは避けるべきです。