この記事は、「ゼロから学ぶ熱力学」小暮 陽三 著、講談社刊を参考にさせて頂いています。
熱力学の中でもメジャートピックである、カルノーサイクルを取り上げてみようと思います。
カルノーサイクルとは
カルノーサイクルとはレオナ。レオナール・サディカルノ(1796-1832)が最大効率を持つ熱機関として考案したものです。
最大効率を持つ熱機関として考案されたため、カルノーサイクルを実現するためには、仮想的、理想的な条件が前提としてあります。
仮想的、理想的な条件が前提としてあるので、カルノーサイクルは理論上の熱機関であり、実際に作成運用することは困難であるとされています。
熱機関の仕事を論じる際にはPV線図が用いられることがあります。
ここである熱機関を想定します。この熱機関でピストンがA点からB点まで移動した時、P(圧力)が一定で、V(体積)がV1からV2へ変化しているので、これを⊿Vとすると、この熱機関がした仕事は圧力×体積変化 = P⊿Vになります。
この左図のPV線図で言うと、赤線と横軸との間の面積がこの熱機関がした仕事になります。
サイクルというかからには、継続的な動作を考えなければなりません。
ということは、A→Bと変化した反応は、B→Aと戻らなければなりません。しかし、下図に示すように、ただB→Aと同じ経路を逆にたどっただけでは、仕事をされただけになるので、差し引きの仕事量は、「0」になります。
正味の仕事を+(ブラス)にするためには、青線の逆の過程(B→A)が下図のように、赤線の仕事の過程の下側を通り、
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