逼近卡诺极限时功率与效率权衡的精确模型

卡诺热机为热机的效率设定了上限。作为一种理想的可逆热机，其单个循环必须在无限时间内完成，因此卡诺热机的功率为零。然而，原则上并不禁止存在一种在保持有限功率的同时效率逼近卡诺极限的热机。这样的热机必须具备非常特殊的性质，其中一些已在文献中以各种极限情况被讨论过。尽管最近的定理排除了大类热机在恰好达到卡诺效率时保持有限功率的可能性，但逼近该极限的过程仍值得深入研究。本文提出了一个关于这种逼近过程的精确可解模型，可作为探索其底层机制的实验室。该模型的状态方程源于带电黑洞的扩展热力学。