Физика. Часть 1. Механика, молекулярная физика и термодинамика. Чухрий Н.И - 55 стр.

                                  Совокупность процессов, приводящих
                             рабочее тело в первоначальное состояние,
                             называется рабочим циклом тепловой машины
                             (рис. 2.17).
                             Рассмотрим цикл тепловой машины, состоящий
                             из процесса расширения газа при получении
                             им теплоты Q1 от нагревателя (процесс
                             1а2, рис.3.17) и дальнейшего сжатия с
                             возвратом в исходное состояние (процесс
                             2b1), когда холодильнику отдаётся часть
                         Р
  2.20.Тепловая машина  тепла, полученного от нагревателя Q2.
                        Работа, совершённая газом за цикл,
численно равна площади цикла
     Из рис.2.20 видно, что, если бы газ вернулся в
первоначальное состояние по такому же процессу (2a1), т е. при
той же температуре, то какую работу совершит газ при расширении,
такую же работу надо совершить, сжимая газ до первоначального
состояния. Значит, от такого двигателя полезной работы не
получить. Чтобы тепловой двигатель совершал полезную работу,
необходимо, чтобы работа при расширении газа была больше, чем
работа при его сжатии, а для этого надо сжимать газ при более
низкой температуре. Вот для этого и нужен кроме нагревателя
холодильник.
     Коэффициент полезного действия тепловой машины. Нагреватель,
имеющий температуру Т1 отдаёт газу (рабочему телу) количество
теплоты Q1. Газ, расширяясь, совершает работу. Для приведения
рабочего тела (газа) в исходное состояние оно должно отдать
холодильнику часть полученного от нагревателя тепла       Q2.   Полезная
работа за цикл равна     А=Q1-Q2,       а КПД двигателя

        А Q1 −Q2
     η=    =     .
        Q1   Q
                  1
 (2.27)
     КПД тепловой машины показывает, какая часть теплоты,
полученной от нагревателя, превращается в механическую работу. Из
выражения КПД следует, что η=1, только, если Q2=0, что не
возможно, т.к. при этом цикл не будет замкнутым. Выражение (2.27)
показывает, что КПД тепловых машин всегда меньше единицы, т.е.
взятую от нагревателя теплоту нельзя полностью преобразовать в
механическую энергию.
     Французский инженер С. Карно в 1824 г., анализируя вопрос о
максимальном повышении КПД тепловых машин, показал, что его
максимальное значение даже в случае идеальной обратимой тепловой
машины, работа которой не сопровождается необратимыми потерями
энергии, должен быть меньше единицы
           T1 −T2
     ηК=          .           (2.28)
             T1
                                       55