卡諾循環

卡諾循環（the Carnot cycle）是一套理想化、完美的運作循環，能從熱端與冷端之間流動的熱中，榨取出理論上絕對最大的功。它以法國工程師薩迪·卡諾（Sadi Carnot）命名，他在 1824 年構想出這套循環，它是衡量每一部真實引擎的黃金標準。沒有任何真實引擎能勝過它，而理解它，就能確切告訴你原因何在。

這個循環由四個可逆步驟繞成一圈：等溫膨脹，在溫度 T_h 從高溫熱庫吸收熱 Q_h；絕熱膨脹，在沒有熱流之下冷卻到低溫 T_c；等溫壓縮，在 T_c 把熱 Q_c 釋放給低溫熱庫；絕熱壓縮回到起點。因為每一步都是可逆的，卡諾引擎達到在那兩個溫度之間任何引擎所能有的最高效率：e = 1 − T_c / T_h，其中 T 以克耳文計。

卡諾循環驚人的啟示是：最大效率只取決於那兩個溫度，而與工作物質或任何精巧的機械設計無關。要做得更好，你必須提高 T_h 或降低 T_c；其他都幫不上忙。誠實的提醒是：真正的卡諾循環是一個無法達成的理想——它的可逆步驟需要無限長的時間——所以真實引擎總是不及它，但它釘住了眾人所追求的那個上限。