物理化学

質問

カルノーサイクルより効率が低いサイクルはなぜ不可逆なのでしょうか。

回答No.1

htms42

＞カルノーサイクルより効率が低いサイクルはなぜ不可逆なのでしょうか。
このご質問は
「可逆サイクルの効率はカルノーサイクルの効率に等しい」という内容の裏返しになっています。
でもこれは誤りですのでご質問の内容も誤りです。
（熱機関の効率については「？」の付く記述が目につく教科書が多いです。）

整理すると次の２つになります。

（１）ある熱サイクルを考えます。
サイクルを構成する各過程がすべて可逆的な過程である場合が可逆サイクルです。
どこかに可逆的でない過程が含まれていれば可逆サイクルではありません。
準静的な操作でサイクルを構成するというのは可逆サイクルを実現させるための理論的な枠組みになっています。サイクルのどこかに準静的でない操作が含まれていれば可逆サイクルではありません。効率は可逆サイクルが実現しているとした時よりも低くなります。有限の温度差、圧力差が存在するような過程を含んでいれば不可逆サイクルです。

（２）可逆サイクル
可逆サイクルは１つではありません。
サイクルの各過程が準静的な操作で実現できるようになっていればすべて可逆サイクルです。
可逆サイクルの効率はカルノーサイクル（高温、低温の２つの熱源のみの間で働く１気室の可逆サイクル）の効率を超えることはありません。熱源が３つになれば仮りにすべての変化が準静的に行われたとしても効率はカルノーサイクルの場合よりも低くなります（これは簡単に確かめることができます）。

（１）は１つのサイクルをどういう操作で運転するかということでの比較です。
（２）はある可逆サイクルと別の可逆サイクルを比較しています。