在热力学领域中，卡诺循环是一个理想化的热机循环过程，由法国工程师和物理学家尼古拉·莱昂纳尔·萨迪·卡诺于1824年提出。这个理论模型被认为是热力学第二定律的重要组成部分，并且是研究热效率的基础。
卡诺循环由四个主要步骤组成，这些步骤可以看作是一个封闭的过程，在理想情况下能够实现最大可能的热效率。这四个步骤分别是：
1. 等温膨胀：在这个阶段，工作介质（通常为气体）从一个高温热源吸收热量，同时保持其温度恒定。这一过程中，气体体积增大，压力减小。
2. 绝热膨胀：接下来，气体继续膨胀但不再与外界交换热量。随着体积的进一步扩大，气体温度自然下降至较低水平。
3. 等温压缩：此时，气体被压缩并与低温冷源接触以释放部分之前吸收的能量。整个过程中的温度保持不变，而压力则上升。
4. 绝热压缩：最后一步是将气体重新压缩回初始状态，期间不与任何外部环境进行热量交换。此阶段结束后，系统回到起始点，准备新一轮循环。
通过上述四个阶段的连续操作，卡诺循环能够有效地将一部分输入能量转化为机械功输出。值得注意的是，尽管这是一个理想化模型，在实际应用中完全无损耗的理想条件很难达到；然而它仍然为我们提供了一个衡量真实热机性能的标准——即卡诺效率。
卡诺效率表示为η = 1 - Tc/Th，其中Tc代表低温热源的绝对温度，而Th则是高温热源对应的绝对温度。这个公式揭示了提高热效率的关键在于尽可能地增加温差(Tc与Th之间的差距)，同时也强调了不可逆损失对最终结果的影响。
总之，卡诺循环不仅是理解热力学基本原理的一个重要工具，而且对于设计高效能的工业设备具有指导意义。虽然它基于假设条件构建起来，但在现实世界里依然提供了宝贵的参考框架来优化各种形式的能量转换过程。
