最高效率的熱機

熱機（heat engine）是一種利用熱能來做功的機械，它們將熱能轉換為機械能。熱機的效率是指它轉換成機械能的熱能比例。熱機的效率可以由卡諾定理（Carnot's theorem）來描述，該定理指出，在兩個給定溫度的熱源之間工作的所有熱機中，卡諾循環熱機的效率最高。

卡諾循環是由法國工程師尼古拉斯·薩迪·卡諾（Nicolas Léonard Sadi Carnot）在19世紀中葉提出的，它是一個理想化的熱力循環，用於描述熱機的工作過程。卡諾循環包括兩個等溫過程和兩個絕熱過程，它可以在兩個不同溫度的熱源之間工作，將熱能轉換為機械能。

卡諾定理表明，卡諾循環的效率可以由以下公式給出：

[ \eta = 1 - \frac{T_C}{T_H} ]

其中 ( \eta ) 是熱機的效率，( T_H ) 是熱源的溫度，( T_C ) 是冷凝器的溫度。這個公式表明，當熱源的溫度 ( T_H ) 遠遠大於冷凝器的溫度 ( T_C ) 時，卡諾循環的效率最高。

實際上，由於摩擦、損失和其他熱力學因素，熱機的效率總是低於卡諾循環的效率。然而，卡諾定理仍然是評估熱機效率的理論上限，並且是設計和改進熱機的重要參考。