卡諾循環的設計原理
| 圖表 |
循環階段 |
說明 |
| P-V 圖 |
等溫膨脹 |
工作流體從高溫熱源吸熱，體積膨脹，壓力下降，在圖上是一條水平線。 |
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等熵膨脹 |
工作流體持續膨脹，體積繼續增大，但此過程中不與外界交換熱量，而是將內能轉換為機械功，在圖上是一條垂直線。 |
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等溫壓縮 |
工作流體被壓縮，體積縮小，壓力升高，同時將一部分熱量排到低溫熱源，在圖上是另一條水平線。 |
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等熵壓縮 |
工作流體繼續被壓縮，體積縮小，壓力升高，此過程中不與外界交換熱量，最終回到初始狀態，在圖上是另一條垂直線。 |
| T-S 圖 |
等溫膨脹 |
工作流體吸熱，熵值增加，在圖上是一條水平線。 |
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等熵膨脹 |
工作流體體積膨脹，熵值不變，在圖上是一條垂直線。 |
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等溫壓縮 |
工作流體排熱，熵值減少，在圖上是另一條水平線。 |
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等熵壓縮 |
工作流體體積縮小，熵值不變，最終回到初始狀態，在圖上是另一條垂直線。 |
卡諾循環的設計原理
- 最大效率：卡諾循環的關鍵在於使用等溫和等熵過程，這種循環設計在所有可逆循環中具有最高的理論效率。
- 吸熱與放熱：在等溫膨脹階段，工作流體從高溫熱源吸熱；在等溫壓縮階段，工作流體將餘熱排至低溫熱源。
- 做功：在等熵膨脹和等熵壓縮階段，工作流體透過膨脹或壓縮對外做功，或者被外界壓縮做功。
- 可逆性：卡諾循環是可逆循環，代表其正向循環（熱機）與反向循環（冰箱）效率相同。
總結： 卡諾循環的設計原理是透過四個理想的熱力學過程（等溫膨脹、等熵膨脹、等溫壓縮、等熵壓縮）來最大化熱機的效率。在 P-V 圖上，這四個過程組合成一個長方形；在 T-S 圖上，則形成一個長方形。其核心在於利用高低溫熱源間的能量轉換，將部分熱能轉化為機械功，達到理論上的最高效率
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