現実的にカルノーサイクルを持つエンジンを作ることは不可能ですが、比較対象の基準となるサイクルとして用いられます。熱機関は、高熱源から熱を受け取り仕事を行った後に、低熱源へ熱を放熱します。この時に放熱する量を可能な限り小さくすることで熱効率が上がります。「断熱圧縮」の4工程を繰り返すサイクルです。カルノーサイクルでは、シリンダーは断熱状態にあり、熱の出入りがある時のみ熱交換が行われます。等温膨張は熱の出入りが可能な膨張のことです。膨張すると内部の気体の温度は下がりますが、熱が流入するため温度が一定に保たれます。�A断熱膨張シリンダが外から完全に断熱されている状態で、気体が膨張して外部に仕事をします。気体が膨張すると温度は低下します。等温圧縮は熱の出入りが可能な圧縮のことです。圧縮すると内部の気体の温度は上がりますが、熱を吐き出すため温度が一定となります。�C断熱圧縮シリンダーが外から完全に断熱されている状態で、気体が圧縮されます。気体が圧縮されると温度は上昇します。繰り返すサイクルとなります。カルノーサイクルの熱効率カルノーサイクルでは、等温膨張の工程で熱を得て仕事を行い、等温圧縮の工程で熱を吐き出します。このように入ってきた熱の一部を捨てながら仕事を行うため、その熱量の差が行った仕事となります。カルノーサイクルの熱効率は、加えた熱量(Qin)に対して、どのくらいの仕事(W)を行えたかであるため、以下の式で定義されます。次のように変形できます。以上より、カルノーサイクルの熱効率ηは温度によって決まることがわかります。室温25°Cで1000°Cの高熱源温度の熱機関における最大の熱効率を求めてみます。0.76以上より、このケースにおける最大の熱効率は「76%」、排熱は「24%」となります。逆カルノーサイクル逆カルノーサイクルとは、カルノーサイクルを逆向きにしたサイクルのことです。この原理は、空気中から熱を集めて熱エネルギーに変換するエアコンや冷蔵庫の「ヒートポンプ」で利用されています。エアコンの「暖房モード」では、屋外の熱を室外機で集めて室内へ送ります。暖房モードを使うのは一般的には冬ですが、冬の寒い日の外気から熱を集めると言われてもイメージしづらいと思います。このことを詳しく説明したいと思います。下図のようにシリンダー内の空気を外から力Wを加えて膨張させてみます。するとシリンダー内部の温度が低下します。外部の温度より内部の温度が低いため、熱がシリンダーへ移動していきます。このように外から仕事を加える事で、熱を内部に取り込むことが可能となります。逆カルノーサイクルを図で表すと下図のようになり、等温膨張で外部から熱をもらい、等温圧縮で熱を放出します。