二、第二类永动机的不可能性及卡诺定理（Second Kind of Perpetual Motion Machine and Carnot Theorem）

1.热机效率

图2—7 热转化为功的限度

图2—8 卡诺循环

2.卡诺循环——热力学的基本循环

1824年，法国工程师卡诺（L.Sadi Carnot ）设计了一种热力发动机的理想的可逆循环，称为Carnot循环，按这种循环过程制造的热机，称为Camot热机，其效率最大。

Carnot循环是热力学的基本循环。以理想气体为工质的卡诺循环是依次分别由： （1）恒温可逆膨胀； （2）绝热可逆膨胀； （3）恒温可逆压缩； （4）绝热可逆压缩四步可逆过程组合起来的简单循环。如图2—8所示。

从式（b）和（d）可知，W2 =-W4，循环一周后，状态函数值不变，总内能ΔU=0，根据热力学第一定律，得：

由式（2—56）和（2—57）结合（a）式，得：

3.卡诺定理（Carnot Theorem）

式中，若任意热机不可逆时取“＜”号，任意热机可逆时取“=”号。

又因为，对任意热机：而对于可逆热机：

结合以上三式得到：