卡諾熱機

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熱源(hot bath)和冷源被認為是很大的物體，它們的唯一性質就是溫度。熱機（制冷機）的運作不會改變熱源和冷源的溫度（因為熱源、冷源很大。）。

熱機工作在熱源和冷源之間，從熱源吸熱，做功，隨後對冷源放熱。一個這樣的完整工作周期後，熱機的熱力學狀態回歸初始值。

製冷劑與熱機類似，區別在於它吸收功，從冷源吸熱，對熱源放熱。

工作在相同熱源冷源之間的熱機、制冷機，如果一個工作周期後，冷機從冷源吸的熱量，和熱機對冷源放的熱量都是 。那麼對冷機輸入的功，一定大於等於熱機輸出的功。這是因為如果不是這樣，那我們把該熱機和製冷劑同時連在同一對相應熱源、冷源之間，則經過一個工作周期後，熱機冷機狀態不變，而凈效果是從熱源吸了熱（冷源收支平衡，相當於無影響），並全部轉化為功。這違反了熱力學第二定律的其中一個表述：不能從單一熱源吸熱並全部轉化為功，而不產生其他影響。

那麼對制冷機輸入的功，一定大於等於熱機輸出的功。

卡諾熱機是卡諾理想化構思出的一種熱機。它可以正著運行作為熱機，也可以反著運行作為制冷機，過程完全可逆（也就是說做熱機時一個周期放出的功，從熱源吸收的熱和對冷源放的熱，分別和作為冷機時吸收的功，對熱源放的熱和對冷源吸的熱對應相等）。

卡諾熱機反著作為制冷機運行時，輸入的功大於等於任意熱機輸出的功（對低溫熱源吸放相同熱的情況下）。於是在作為熱機時，放出的功也大於等於任意熱機輸出的功（對低溫熱源放相同熱的情況下）。

於是可逆熱機效率最高，且所有可逆熱機效率相等。

因為所有可逆熱機效率相等，所以只要考慮一個特定的可逆熱機，算出效率，即為所有可逆熱機效率。卡諾計算了含兩個等溫過程、兩個絕熱過程的理想氣體熱機的熱力學過程，得出了這個特定可逆熱機，也是所有可逆熱機的效率 ,其中 是低溫熱源， 是高溫熱源。