熱力學
卡諾迴圈
效率最高的迴圈：η = 1 − Tc/Th。
卡諾迴圈——互動式熱力學模擬。效率最高的迴圈：η = 1 − Tc/Th。 免費的瀏覽器物理虛擬實驗室，提供即時 SI 測量與分步引導教學。
卡諾效率
效率最高的循環：η = 1 − Tc/Th。
卡諾引擎在兩個熱庫之間可逆地運作。每個階段都是等溫過程（在恆定溫度 T 下交換熱量）或絕熱過程（無熱量交換）。沒有真實引擎能超越這個效率，因為不可逆性會以熵增的形式浪費可用能量。
- 卡諾效率 η = 1 − T_c/T_h
- 最大 η
調查簡介
在打開實驗室之前先規劃好問題
這份簡報反映預先渲染的頁面：探究問題、互相競爭的預測、變數角色、支配定律、設定，以及分析和延伸提示都會以此順序保持可見。
駕駛問題
卡諾引擎透過 4 個支路（等溫膨脹、絕熱膨脹、等溫壓縮、絕熱壓縮）將氣體帶回其起始狀態。氣體的內能在一個完整的循環中是否會改變？
預測權重
- 由於氣體做淨正功，內部能量在整個循環中增加。
- 內部能量回到其起始值－閉合循環內的淨變化為零。
- 內能在循環過程中逐漸減少。
可變角色
您設定的內容：
- 腿數
您測量的內容：
- 腿部目標體積V (L)
- 這條腿透過氣體做功 (J)
調查如何進行
- 打開「卡諾循環（carnot-cycle）」預設並按重設。1莫耳氬氣（f = 3）在600 K高溫熱源與300 K低溫熱源之間循環。
- 啟用 per-leg 工作讀數。
- 對於循環的每條腿（1 到 4），讀出該腿的目標體積以及該腿期間氣體所做的功。
控制方程
卡諾效率 — η_c = 1 − Tc / Th
在熱儲層 Th 和冷儲層 Tc 之間運行的任何熱機的最大可能效率僅取決於它們的溫度比：η_c = 1 − Tc/Th。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 將您 4 條腿的工作值相加。將總數與 nR(Th − Tc)·ln(2) 進行比較（對於該循環的體積比，近似值），並將循環效率 η = W_net/Qin 與卡諾值 η_c = 1 − Tc/Th = 1 − 300/600 = 0.5 進行比較。
- 兩個階段做正功（膨脹），兩個階段做負功（壓縮）。請解釋為什麼整個循環的*淨*功仍為正值，從而使其成為一台熱機，而非一個什麼都不做的循環。
這在實驗室之外的地方表現出來
- 在相同的兩個儲層溫度之間運行的真正引擎無法超越卡諾效率。使用 η_c = 1 − Tc/Th 解釋為什麼引擎只有在 Tc = 0 K（物理上無法達到）時才能達到 100% 的效率。
- 卡諾循環完全由可逆步驟構成（等溫與絕熱過程均被理想化為無限緩慢）。請解釋為什麼必然存在摩擦與有限速率熱傳遞的真實發動機，永遠無法完全達到這一理想效率。
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.4 Thermodynamics
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- 歡迎來到卡諾循環
- 選擇氣體腔
- 按播放
- 最大效率
- 打開檢查器
- 完成了！
打開互動式模擬以構建場景，點擊運行，並透過即時測量和引導式教學進行探索。