热力学
卡诺循环
效率最高的循环：η = 1 − Tc/Th。
卡诺循环——交互式热力学模拟。效率最高的循环：η = 1 − Tc/Th。 免费的基于浏览器的虚拟物理实验室，提供实时 SI 测量和分步引导教程。
卡诺效率
效率最高的循环：η = 1 − Tc/Th。
卡诺热机在两个热源之间可逆运行。每段过程或为等温（在固定温度下交换热量），或为绝热（无热量交换）。任何实际热机都不能超越卡诺效率，因为不可逆过程会以熵产生的形式耗散有用能量。
- 卡诺效率 η = 1 − T_c/T_h
- 最大 η
调查简介
在打开实验室之前计划好问题
这份简介反映预渲染页面：探究问题、相互竞争的预测、变量角色、支配定律、设置以及分析和拓展提示都会按此顺序保持可见。
驾驶问题
卡诺发动机通过 4 个支路（等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩、绝热压缩）将气体带回其起始状态。气体的内能在一个完整的循环中是否发生变化？
预测权重
- 由于气体做净正功，内部能量在整个循环中增加。
- 内部能量返回到其起始值——闭合循环内的净变化为零。
- 内能在循环过程中逐渐减少。
可变角色
您设置的内容：
- 腿数
您测量的内容：
- 腿部目标体积V (L)
- 这条腿通过气体做功 (J)
调查如何进行
- 打开「卡诺循环（carnot-cycle）」预设并按重置。1摩尔氩气（f = 3）在600 K高温热源与300 K低温热源之间循环。
- 启用 per-leg 工作读数。
- 对于循环的每条腿（1 到 4），读出该腿的目标体积以及该腿期间气体所做的功。
控制方程
卡诺效率 — η_c = 1 − Tc / Th
在热储层 Th 和冷储层 Tc 之间运行的任何热机的最大可能效率仅取决于它们的温度比：η_c = 1 − Tc/Th。
可打印的工作表要求学生完成什么
- 将您 4 条腿的工作值相加。将总数与 nR(Th − Tc)·ln(2) 进行比较（对于该循环的体积比，近似值），并将循环效率 η = W_net/Qin 与卡诺值 η_c = 1 − Tc/Th = 1 − 300/600 = 0.5 进行比较。
- 两个阶段做正功（膨胀），两个阶段做负功（压缩）。请解释为什么整个循环的*净*功仍为正值，从而使其成为一台热机，而非一个什么都不做的循环。
这在实验室之外的地方表现出来
- 在相同的两个储层温度之间运行的真正发动机无法超越卡诺效率。使用 η_c = 1 − Tc/Th 解释为什么发动机只有在 Tc = 0 K（物理上无法达到）时才能达到 100% 的效率。
- 卡诺循环完全由可逆步骤构成（等温与绝热过程均被理想化为无限缓慢）。请解释为什么必然存在摩擦与有限速率热传递的真实发动机，永远无法完全达到这一理想效率。
- 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
- 欢迎来到卡诺循环
- 选择气体腔
- 按播放
- 最大效率
- 打开检查器
- 完成了！
打开交互式模拟以构建场景，点击运行，并通过实时测量和引导式教程进行探索。