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

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)