逆カルノーサイクル

逆カルノーサイクル（ぎゃくカルノーサイクル、英: reversed Carnot cycle）は、理論的に最も効率の高い理想的な可逆熱力学サイクルである。カルノーサイクルを逆運転させたものであり、低温の熱源（絶対温度T_C）から高温の熱源（T_H）へ熱を移動させるが、その際、外部から仕事を受け取ることが必要である。この点、外部に仕事を果たすカルノーサイクルとは逆である。

逆カルノーサイクルのP-V線図

逆カルノーサイクルのT-S線図

サイクル

• 1-4 温度T_C でQ_C の熱を等温過程により吸熱
• 4-3 温度T_H まで断熱圧縮
• 3-2 温度T_H でQ_H の熱を等温放熱
• 2-1 温度T_C まで断熱膨張

理論成績係数

成績係数COPは吸熱量を見る冷凍機サイクルとしての(COP)_R と、放熱量を見るヒートポンプサイクルとしての(COP)_H に分けられる。

$\mathrm {(COP)_{R}} ={\frac {Q_{\mathrm {C} }}{W}}={\frac {T_{\mathrm {C} }}{T_{\mathrm {H} }-T_{\mathrm {C} }}}$

$\mathrm {(COP)_{H}} =-{\frac {Q_{\mathrm {H} }}{W}}={\frac {T_{\mathrm {H} }}{T_{\mathrm {H} }-T_{\mathrm {C} }}}=\mathrm {(COP)_{\mathrm {R} }} +1>1$

ここで

• (COP)_R : 冷凍サイクルの理論成績係数
• (COP)_H : ヒートポンプサイクルの理論成績係数

である。 また、熱量Q_H 、Q_C および外部から供給された有効仕事W は、各状態の絶対温度T 、エントロピーS を用いて次のように表される：

$Q_{\mathrm {H} }=T_{\mathrm {H} }(S_{2}-S_{3})<0$

$Q_{\mathrm {C} }=T_{\mathrm {C} }(S_{4}-S_{1})=T_{\mathrm {C} }(S_{3}-S_{2})$

$W=-(Q_{\mathrm {H} }+Q_{\mathrm {C} })=(T_{\mathrm {H} }-T_{\mathrm {C} })(S_{3}-S_{2})$

関連項目

• 熱機関
• 熱力学サイクル
• カルノーサイクル
• 冷凍サイクル
• ヒートポンプ
• 冷凍機
• 熱効率
• 成績係数
• 熱力学
• 熱力学第一法則
• 熱力学第二法則
• カルノーの定理 (熱力学)

参考文献

• 佐藤俊、国友孟『熱力学』丸善、1984年、121頁。ISBN 4-621-02917-7。