カルノーサイクル（読み）かるのーさいくる（英語表記）Carnot's cycle

デジタル大辞泉

カルノー‐サイクル（Carnot's cycle）

フランスの物理学者S＝カルノーの考えた、熱機関の熱効率が最大になる理想サイクル。蒸気などが、高温と低温との間を等温膨張・断熱膨張・等温圧縮・断熱圧縮の4行程で循環するというもの。

出典　小学館

精選版 日本国語大辞典

カルノー‐サイクル

1. 〘 名詞 〙 ( [英語] Carnot cycle ) 断熱変化と等温変化から成り立つ理想的な熱力学上の熱機関。一八二四年、フランス人ニコラ=カルノーが提示した定理によるもの。→カルノーの定理

出典　精選版 日本国語大辞典

日本大百科全書(ニッポニカ)

カルノー・サイクル
かるのーさいくる
Carnot's cycle

フランスのN・L・S・カルノーが考案した可逆サイクル。物体（あるいは物体系）が温度、圧力、体積などで決められる熱力学的な一つの状態から出発し、ある道筋を通ってふたたび初めの状態に戻る過程をサイクルという。サイクルには可逆サイクルと不可逆サイクルとがあるが、実際に行いうるサイクルはすべて不可逆サイクルである。カルノー・サイクルは次の四つの段階からなるサイクルである。(1)高熱源に接して、等温的に状態Aから状態Bへ移る。(2)断熱的に状態Bから状態Cへ移る。(3)低熱源に接して、等温的に状態Cから状態Dへ移る。(4)断熱的に状態Dから状態Aへ移る。ここで等温とは、作業体（サイクルを行う物体）の温度が一定に保たれることであり、断熱とは、作業体への外部からの熱量の出入りがないことである。

　現実の動力機関では、摩擦や熱の伝導があって、完全な断熱変化や等温変化はありえない。したがって、実際には、カルノー・サイクルは成立しないが、変化がすべて可逆的に、すなわち摩擦や熱の伝導なしに行われるようなカルノー・サイクルは、サイクルの理想像としてきわめて大きな意味をもっている。カルノー・サイクルは、圧力pを縦軸に、体積Vを横軸にとったとき、図のように、道筋A→B→C→D→Aで表される。A→Bでは高熱源から熱量Q₂が吸収され、C→Dでは低熱源へ熱量Q₁が放出される。熱力学第一法則により、この差
　　Q₂－Q₁＝W＞0
だけの仕事が外部へなされる。η＝W/Q₂は効率であるが、このようなカルノー・サイクルでは、η＝(T₂－T₁)/T₂であることが理論的に示される。ただし、T₂、T₁は、それぞれ高熱源および低熱源の絶対温度である。

［沢田正三］

[参照項目] | カルノー | 効率 | 断熱変化

カルノー・サイクルのp‐V線図〔図〕

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)

改訂新版　世界大百科事典

カルノーサイクル
Carnot's cycle

熱機関の効率を知るために，N.L.S.カルノーが考案した可逆サイクル。19世紀の初め，熱機関の急速な発達とともに，その効率を知ることが重要な問題としてとり上げられるようになった。これに関してカルノーは1824年の論文（ただしこの論文は20年後にケルビンによって認められるまで一般には知られていなかった）で，一般の熱機関の効率は，カルノーサイクルの熱効率より大きくなりえないことを示した。カルノーサイクルは，作業物質の，（1）等温膨張，（2）断熱膨張，（3）等温圧縮，（4）断熱圧縮の四つの過程を準静的，すなわち可逆的に行わせるもので，圧力pと体積vとの関係（p-v図）を示すと図のようになる。この可逆サイクルでは，等温膨張の間に高温（T₁）の熱源から得た熱量Q₁の一部Q₂を，等温圧縮の間に低温（T₂）の熱源に与えることによって動作している。Q₁/Q₂はT₁/T₂に等しく，また外に対してする仕事WとQ₁との比，すなわち効率ηは，η＝W/Q₁＝（Q₁－Q₂）/Q₁＝（T₁－T₂）/T₁で与えられる。実際の熱機関の効率が，上の効率ηより大きくなりえないのは，熱力学の第2法則により，熱を仕事に変えるときに変化するエントロピーは，カルノーサイクルのような可逆過程に対して最小になり，とり出せる仕事が最大になるからである。
→エントロピー
執筆者：鈴木 増雄

図－カルノーサイクルのp-v線図

出典　株式会社平凡社「改訂新版　世界大百科事典」

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

カルノーサイクル
Carnot cycle

S.カルノーが提唱した熱機関の可逆的なサイクルで，4つの準静的過程，つまり等温膨張 (図の曲線I) ，断熱膨張 (II) ，等温圧縮 (III) ，断熱圧縮 (IV) から成る。熱力学では作業物質として理想気体を用いることが多い。図で，I，IIIは等温線で pv＝一定 ，II，IVは断熱線で pv^γ＝一定 である。ただし，p は圧力，v は体積，γは定圧比熱と定積比熱との比を表わす。等温線Iの絶対温度を T₁ ，吸収する熱量を Q₁ とし，等温線 IIIの絶対温度を T₂ ，放出する熱量を Q₂ とすると，Q₁/T₁＝Q₂/T₂ が成り立つ。熱量 Q と絶対温度 T との比は換算熱量と呼ばれる。このサイクルで外に対してする仕事 W は，熱力学第一法則によって W＝Q₁－Q₂ であるから，このサイクルを使ったカルノーの熱機関の熱効率 η は，η＝(Q₁－Q₂)/Q₁＝1－T₂/T₁ で与えられ，ηは1より小さい。カルノーサイクルとカルノーの定理を用いると，温度が T₁ ，T₂ の2つの熱源の間で働く一般の熱機関の効率は 1－T₂/T₁ をこすことができないとの結論が導かれる。ただし，可逆機関ではすべて 1－T₂/T₁ になる。

出典　ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

化学辞典 第2版

カルノーサイクル
カルノーサイクル
Carnot's cycle

熱力学において，S. Carnot(1824年)が提唱した可逆サイクルのことで，図(a)に示すような準静的循環過程をいう．A→B(等温膨張)，B→C(断熱膨張)，C→D(等温圧縮)，D→A(断熱圧縮)．高温側の絶対温度 T₁ における等温膨張で，作業物質が熱源から吸収する熱量を Q₁，低温側 T₂ における等温圧縮で，作業物質が熱源へ放出する熱量を Q₂ とすると，作業物質が理想気体の場合，

の関係が成立する．このサイクルによって熱量(Q₁ － Q₂)は仕事として外部に放出される．

をこのサイクルの熱効率という．同じ熱源をもつ不可逆なサイクルの熱効率を η_irr とすると，η ＞ η_irr の関係がつねに成立する．これをカルノーの定理とよぶ．

カルノーサイクルは熱力学第二法則の議論にしばしば利用される．縦軸に温度T，横軸にそれぞれの状態のエントロピーSを使うと，カルノーサイクルは図(b)のような長方形で表すことができる．

出典　森北出版「化学辞典（第2版）」

百科事典マイペディア

カルノーサイクル

熱機関の熱効率を知るために，N.L.S.カルノーが考えた可逆サイクル。作業物質（気体）に1.等温膨張（絶対温度T₁）（等温変化）により熱量Q₁を吸収させ，2.断熱膨張（断熱変化）させて温度をT₂に下げ，3.等温圧縮により熱量Q₂を放出させ，4.断熱圧縮により初めの状態（温度T₁）に戻す，という四つの準静的過程からなる。その熱効率は（Q₁−Q₂）/Q₁＝（T₁−T₂）/T₁となる。実際の熱効率はこれより小さい。→熱力学の法則
→関連項目可逆機関｜サイクル｜絶対温度

出典　株式会社平凡社

法則の辞典

カルノーサイクル【Carnot's cycle】

熱効率最大の熱機関の作動サイクルを表す一連の過程．準静的過程により等温膨張→断熱膨張→等温圧縮→断熱圧縮→等温膨張で一巡する過程からなる．このサイクルで稼働する熱機関の効率は，熱力学の第一法則＊より，高温熱源から吸収する熱量 Q₁ と，低温熱源へ放出する熱量（－Q₂）によって計算可能で，エネルギーを仕事に変換できる効率は次のようになる．

T₁，T₂ はそれぞれ高温熱源と低温熱源との熱力学的温度（絶対温度）である．

出典　朝倉書店

世界大百科事典（旧版）内のカルノーサイクルの言及

【クラペイロン】より

…のちに熱力学で用いられる物質の状態図の初めである。このほか，飽和水蒸気が凝結と蒸発を繰り返すカルノーサイクルを熱素説の立場から考察し，熱平衡にある物質の二つの相の圧力，体積，温度の関係を与えるクラペイロンの式(クラウジウス=クラペイロンの式)を導いた。【安孫子 誠也】。…

※「カルノーサイクル」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

出典｜株式会社平凡社「世界大百科事典（旧版）」