卡诺循环

想象一台有史以来最完美的蒸汽机——没有摩擦、没有泄漏、没有浪费的热量，运转得如此温和，以至于任何一刻都能被倒着运行。卡诺循环就是这台想象中“可能达到的最好”的发动机，由一位年轻的法国军官萨迪·卡诺于 1824 年在纸上勾画出来，那时人们连“熵”这个词都还没有。

这个循环有四个可逆步骤：气体在恒温下膨胀，同时从高温热源吸热；接着它在不与外界交换热量的情况下继续膨胀，温度降下来；它在那个低温下被压缩，同时把热量排给低温热源；最后它在不交换热量的情况下被压回去，升温回到起点。两段“等温”过程加两段“绝热”过程，循环就闭合了。

它为什么重要：因为每一步都可逆，卡诺循环能从给定的温差中榨取出绝对最大的功——没有任何真实发动机能胜过它。它的效率只取决于两个温度，与工作物质无关，这一点最早揭示出温度之比有着深刻而绝对的含义。要注意的是：它是一个思想实验。它那些无限缓慢的步骤在实际中产生的功率为零，所以真实发动机会牺牲一些效率，以换取真正能跑起来。