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法国工程师尼古拉•莱昂纳尔•萨迪•卡诺，构造了在加热器与冷凝器之间的一个理想循环：汽缸与加热器相连，汽缸内的工作物质水和饱和蒸汽就与加热器的温度相同，汽缸内的蒸汽如此缓慢地膨胀着，以致在整个过程中，蒸汽和水都处于热平衡。然后使汽缸与加热器隔绝，蒸汽绝热膨胀到温度降至与冷凝器的温度相同为止。然后活塞缓慢压缩蒸汽，经过一段时间后汽缸与冷凝器脱离，作绝热压缩直到回复原来的状态。
这一由两个等温过程和两个绝热过程组成的循环，即后来所称的“卡诺循环”。
逆卡诺循环，是卡诺循环的逆过程，低温时做功吸热，高温时做负功放热，将功转换为热。也是包括空气源热泵在内的所有热泵的工作原理。同时，这也是我们日常生活中常见的空调、冰箱等制冷系统的工作原理。逆卡诺循环也包括四个步骤，都为可逆过程：绝热膨胀，在这个过程中系统对环境作功，降温；等温膨胀，在这个过程中系统从低温环境中吸收热量，同时对环境做与该热量等量的功；绝热压缩，在这个过程中系统对环境作负功，升温；等温压缩，系统恢复原来状态，在这个过程中系统向高温环境中放出热量，同时环境向系统做与该热量等量的功，即负功。
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