Цикл Карно. Рассмотрим теперь циклический процесс, при помощи которого тепло, отнятое от какого-нибудь тела (нагревателя)

Рассмотрим теперь циклический процесс, при помощи которого тепло, отнятое от какого-нибудь тела (нагревателя), можно превратить в работу, и притом наилучшим образом, т.е. так, чтобы полученная работа была максимально возможной. Для этого мы должны вести процесс по возможности обратимым образом: избегать всяких необратимых процессов и использовать лишь такие, которые могут идти в равной степени в обоих направлениях.

Пусть газ (рабочее тело) находился вначале при температуре нагревателя Т! и его состояние изображалось на диаграмме P-V точкой 1 (рис. 12.3).

нагревателя (запас тепла у нагревателя предполагается настолько большим, что его температура остается неизменной). Таким образом, процесс изотермического расширения газа производится обратимым образом, поскольку переход тепла происходит лишь между телами с одинаковой температурой. На рис. 12.3 этот процесс изображается изотермой 1-2.

Отсоединим теперь рабочее тело от нагревателя, теплоизолируем его и подвергнем дальнейшему расширению, на этот раз адиабатическому (тоже обратимый процесс!). При таком расширении газ охлаждается. Будем продолжать расширение до тех пор, пока температура газа не станет равной температуре холодильника Т₂. Этот процесс изображается на диаграмме адиабатой 2-3, более крутой, чем изотерма 1-2.

холодильнику (изотерма 3-4 на рис. 12.3).

Наконец, отсоединив рабочее тело от холодильника и подвергнув его адиабатическому сжатию, возвратим его в исходное состояние (адиабата 4-1).

Описанный круговой процесс называют циклом Карно,по имени французского ученого, впервые его рассмотревшего. Этот процесс показывает, что, в принципе, при наличии двух тел с различной температурой можно совершить работу, причем обратимым образом. Будучи максимально возможной, эта работа не зависит от свойств рабочего тела.

Из сказанного выше ясно, что к.п.д. цикла Карно является наибольшим из вообще возможных для любой тепловой машины, работающей при заданных значениях своих горячей и холодной частей.

Можно доказать (это будет сделано позже), что этот коэффициент равен

неизбежно происходящих в ней необратимых процессов.