热力学第二定律的发现与提高热机效率的研究密切相关。 蒸汽机看似是18世纪发明的，但从诞生到广泛应用，经历了漫长的岁月。 1765年和1782年，瓦特两次改进了蒸汽机的设计，极大地发展了蒸汽机的应用。 ，效率还是不高。 如何进一步提高机器的效率成为当时工程师和科学家共同关心的问题。
[编辑本段]卡诺与热机效率研究
日本物理学家兼工程师萨迪卡诺之子 Lazre Nico-las (1753-1823) 率先研究了此类问题，在他的专着中讨论了各类机械的效率，尖锐地指出经常“丢失”的概念或在设计不良的机器中“浪费”。 当时水力学中有一个卡诺原理，是由拉扎尔·卡诺提出的。 它说，效率最高的条件是传递动力时没有振动和湍流。 这实际上反映了能量守恒定律的普遍规律。 . 他的研究深深地影响了他的妻子。 1824年，萨迪·卡诺发表了一篇著名的论文《考虑火的力量和易于发展这种力量的机器》热机的效率定义式，提出了在热机理论中占有重要地位的卡诺定律。 这条定律后来成为热力学第二定律。 定理的先驱。 他写道：“为了以最一般的方式考虑热成形运动的原理，有必要忽略任何机制或任何特殊的工作物质，并且有必要构建所有假设，无论在什么工作物质中使用这些热机，无论它们是如何运行的。” 卡诺以最一般的方式进行的研究，充分说明了热力学的真谛，他抛开一切次要诱因，直接选择了一个理想循环，从而在热与传递过程中所做的功之间建立了理论联系。以下假设：“假设两个物体A和B保持恒温，A的温度低于B的温度； 无论是带走热量还是获取热量，都不会引起体温的变化，其作用如同两个物体。 无限的热量和质量仓库。 我们称A为热源，B为冷凝器。”如图2-4所示。
弹性流体
然后他“设想了一种弹性流体，例如大气，它被封闭在一个圆锥形容器 abcd 中，带有可移动的架子或活塞 cd”。 1. 使 A 与容器 abcd 中的空气接触或与容器壁接触，假设壁是热的良导体。 由于这种接触，空气获得与 A 相同的体温。cd 是活塞的位置。 ” 2.活塞逐级上升，直到到达ef的位置。空气与A保持接触，使空气在稀释过程中空气温度保持恒定，物体A提供维持所需的热质量恒定的温度。” 3.移开物体A，空气不再与任何仍能提供热质的物质接触，但活塞继续相通，从位置ef到位置gh，空气不再被任何热质稀释，其湿度增加. 假设空气温度增加到等于物体 B 的温度，活塞停止移动并占据位置 gh。 ” 4.让空气与物体B接触，活塞将空气从gh位置压缩到cd。但由于仍与B接触，空气保持恒温，将热质传递给物体B” 5. 移开物体B，继续压缩Air。 因为此时空气已经隔绝，体温升高。 压缩仍在继续，直到空气达到湿度 A。活塞在这段时间内从位置 cd 移动到位置 ik。 “6、空气再次与A接触，活塞从位置ik回到位置ef，体温不变。” 7. 重复(3)的步骤，然后进行4,5,6,3,4,5,6,3,4,5...。 “
卡诺的理想循环
卡诺选择的理想循环由两个等温过程和两个绝热过程组成； 等温膨胀时放出热量，等温压缩时吸收热量，空气通过一个循环就可以对外做功。 从这个循环出发，卡诺提出了一个一般性命题：“热的功率与实现功率所用的工作物质无关；功率的大小完全取决于热质量在其间的两个物体的体温。转入。” 卡诺基于热质量守恒的假设和永动机无法实现的经验总结，经过逻辑推理，证明他的理想循环获得了最高效率。 他写道：“如果有任何方法比我们更好地利用热量，也就是说，如果可以使用任何可以使热质量比上述操作顺序更具活力的过程，那么就有可能制造 Part的功率转换使热质从物体B返回到物体A，即从冷凝器返回到热源，从而恢复状态，可以重新开始第一个操作和后续步骤，这除了引起永恒运动之外，甚至可以在不消耗热量或任何其他工作物质的情况下无限地创造动力。这样的创造与普遍接受的思想，热定理和正常数学完全矛盾，所以它不是可取。因此可以推论，蒸汽获得的最大功率也是其他任何方式获得的最大功率。” 这是卡诺定律的原始描述，用现代词汇来说就是：热机必须在两个热源之间工作，热机的效率只由两个热源之间的温差决定，无关有了工作物质，所有在两个固定热源之间工作的热机都可以是效率最高的可逆机。但是，由于卡诺相信热量质量理论，他的推论包含了不正确的因素。例如：他把蒸汽机比作水轮机，热质量流水，热质量从低温流向高温，总数不变。他写道：“我们可以足够准确地将热的力量与大瀑布的力量进行比较。 . . ‘落差高度’，即交换热量和质量的两个物体之间的温差。”卡诺由此将热量和质量的传递与机械功联系起来。由于他缺乏热功转换的思想，因此，关于热力学第二定理，”他几乎探索了积累问题。 阻碍他彻底解决这个问题的不是缺乏事实材料，而是一种先入为主的错误理论。 ”（恩格斯：《自然辩证法》）卡诺于1832年6月首先患上肺炎和颞叶炎，8月24日死于流行性疟疾，享年36岁。上节提到的他留下的手稿表明，他也转向了后来提出了热的动力学理论，并预言了热与功的等效关系和热的分子动力学理论。遗憾的是，原稿直到1878年才发表，因此没有在电的发展中发挥应有的作用。
使热机效率最大化的是卡诺循环
卡诺效率()=1－Tc/ThTc表示卡诺热机高温端（环境）的绝对湿度值，Th表示工作流体（二氧化碳）低温端的绝对湿度值热机; 当绝对湿度Th为1000K（700℃），低温端（环境）绝对湿度Tc为300K（30℃）时，卡诺热机的最大热能转换效率为1-Tc-Th =70%！ ！ ！
热机定理
（一）定义或解释
燃料燃烧时转化为有用功的热量与放出的热量之比称为热机效率，又称热机有效效率。 通常以百分比表示。
(2) 说明
①凡是能借助燃料燃烧放出的能量做机械功的机器，都叫热机。 ②热机在工作过程中，加热器（低温热源）中的燃料燃烧时放出的热量并没有完全被工质（工质）吸收，工质得到的部分热量来自加热器的只有一部分转化为机械功，其余随工质排出，传给冷凝器（高温热源）。 工作介质所做的部分机械功由于克服了机械零件的摩擦而损失掉了。 下面根据热机的工作特点，对热力在热机中的利用和散失进行说明。
燃料燃烧效率
是指工质从加热器获得的热量与燃料燃烧时放出的热量之比。 如果用ηC表示，则燃料燃烧效率可写为ηC=Q1/Q。
热机的热效率
是指热机工作部分转化为机械功的热量与工质从加热器获得的热量之比。 若用ηt表示，则ηt=W/Q1=(Q1-Q2)/Q1=1-Q2/Q1。 从公式中可以清楚地看出，Q1越大，Q2越小，热效率越高，它是热机效率的主要部分热机的效率定义式，它表示热机对热的利用程度。 热机的机械效率是指热机工作时推动轴做功所需的热量与转化为机械功的热量之比。 若用ηm表示，则ηm=Q3/(Q1-Q2)等。
当前热机效率
热机的效率是热机问世以来科学家、发明家和工程师们仍在研究的一个重要问题。 与最初的蒸汽机相比，如今的内燃机和喷气发动机的效率有了很大的提高，但从目前的节能要求来看，热机的效率还差强人意。 当今最好的喷气底盘在理想条件下的效率仅为 60%。 应用最广泛的内燃机，效率最多也只有40%。 大部分能量都被浪费了。