大学物理热力学的基本问题。P-V是怎么想的？绝热线，等温线，卡诺循环呢？
(2)描述
①在整个循环过程中，一种理想气体经过一系列的状态变化后，内能不变，但需要做功和换热。该循环分为四个过程。在p-V图上用两条等温线和两条绝热线来表示(如图)。在图中，曲线AB和CD是两条温度为T1和T2的等温线，曲线BC和DA是两条绝热线。我们讨论p-V图上顺时针方向沿闭合曲线ABCDA的环流。(这种循环称为工质的正循环。进行正循环的机器叫做热机。这是一台将热转化为功的机器。)
第一个过程:A→B，等温膨胀，q 1 = e B-EA+w 1；
第二个过程:B→C，绝热膨胀，O = EC-e B+W2；
第三个过程:C→D等温压缩，-Q2 = ED-EC-W3；
第四个过程:D→A，绝热压缩，O=EA-ED-W4。
将以上四个公式相加得到q 1-Q2 = w 1+w2-w3-w4 = w0。
其中q是从高温热源吸收的热量，Q2是向低温热源释放的热量，W是理想气体(工质)所做的净功，数值上等于p-V图上闭合曲线所包围的面积。
Q1-Q2=W .
上式表明，理想气体经过正循环，从高温热源吸收的热量Q1一部分对外做功，另一部分释放给低温热源(如图)。也就是说，热量Q1不能完全转化为功W，只有Q1-Q2转化为功。一般热机的热效率表示为ηt = w/q 1 =(q 1-Q2)/q 1 = 1-q 1/Q2。
由于Q2不可能等于零，所以热机的热效率总是小于L，ηt通常用百分数表示。
②卡诺进一步从理论上证明了在卡诺循环中，
等温膨胀时吸收的热量QL = nrtl 1n v2/v 1(1)。
等温压缩时释放的热量Q2=nRT2lnV3/V4，(2)
由绝热方程TVγ-1=常数，可得t 1t v2γ-1 = t2tv 3γ-1(3)。
t 1 TV 1γ-1 = T2 TV 4γ-1(4)
其中t代表高温热源的绝对温度，t代表低温热源的绝对温度。
公式表明，所有热机必须有高温和低温两个热源才能完成一个循环。热机的热效率只与两个热源的温度有关，与工质无关。两个热源之间的温差越大，热效率越高，即从热源吸收的热量的利用率越大。要提高热效率，就要提高高温热源的温度，或者降低低温热源的温度。一般采取前者。该公式为人们指出了一条提高热机效率的途径。
③卡诺循环也可以沿p-V图逆时针方向的闭合曲线ADCBA进行，称为逆循环。在这个逆循环中，外界必须为这个从低温热源吸热的系统做功。只要重复反向循环，就可以从低温热源带走任何量的热量。反循环的机器叫制冷机，利用对外做功来获得低温。
逆卡诺循环
它包括两个等温过程和两个绝热过程。假设低温热源(即被冷却物体)的温度为T0，高温热源(即环境介质)的温度为Tk，则工作介质的温度
吸热过程中的T0和放热过程中的Tk，也就是说，在吸热和放热过程中，工质、冷源和高温热源之间没有温差，即传热在等温温度下进行，压缩和膨胀过程没有任何损失。循环过程如下:
首先工质在T0时刻从冷源(即被冷却物体)吸收热量q0，进行4-1的等温膨胀，然后通过1-2的绝热压缩将其温度从T0升高到环境介质的温度Tk，然后在Tk时刻进行2-3的等温压缩，向环境介质(即高温热源)释放热量qk，最后进行3-4的绝热膨胀。
对于逆卡诺循环，从图中可以看出:
q0=T0(S1-S4)
qk=Tk(S2-S3)=Tk(S1-S4)
w0 = qk-Q0 = Tk(s 1-S4)-T0(s 1-S4)=(Tk-T0)(s 1-S4)
逆卡诺循环制冷系数εk为:
从上式可以看出，逆卡诺循环的制冷系数与工质的性质无关，只取决于冷源(即被冷却物体)的温度T0和热源(即环境介质)的温度tk；降低Tk和提高T0可以提高制冷系数。另外，可以用热力学第二定律证明“在给定的冷热源温度范围内，逆卡诺循环的制冷系数最高”。任何实际制冷循环的制冷系数都小于逆卡诺循环的制冷系数。
一般来说，理想的制冷循环应该是逆卡诺循环。其实逆卡诺循环是无法实现的，但可以作为评价实际制冷循环完善程度的指标。通常，在相同温度下工作的实际制冷循环的制冷系数ε与逆卡诺循环的制冷系数εk之比称为制冷机循环的热完善度，用符号η表示。即:η=ε/εk
热完美用来表示制冷机循环接近逆卡诺循环的程度。它也是制冷循环的技术经济指标，但其含义与制冷系数不同。对于不同工作温度的制冷机循环，不能根据其制冷系数来比较循环的经济性，而只能根据循环的热力完善性来比较。