Цикл Карно. Рассматривая циклы заметим, что количество тепла q1, заимствованное из горячего источника тепла, а также количество тепла q2

Рассматривая циклы заметим, что количество тепла q ₁, заимствованное из горячего источника тепла, а также количество тепла q ₂, отдаваемое рабочим телом холодному источнику тепла в различных циклах различно, и будет зависеть от тех термодинамических процессов, которые образуют цикл. Можно представить целый ряд возможных циклов, из которых каждый цикл будет иметь присущий ему термический КПД.

Очевидно, необходимо из всевозможных циклов, осуществляемых между одними и теми же источниками теплоты, выделить такой, у которого термический КПД, наибольший. Значение такого цикла будет огромным, так как такой цикл позволит судить с наибольшим теоретически возможном использовании тепловой энергии при заданных условиях. Сравнивая термический КПД теплового двигателя с КПД наивыгоднейшего цикла можно выяснись, насколько далек двигатель в использовании тепла от теоретически возможного максимума. Таким наивыгоднейшим циклом является цикл Карно (рис. 19).

Рис. 19

Цикл Карно состоит из обратимых процессов.

Для подвода тепла выбран изотермический процесс, т.к. в этом процессе температура историка постоянна и все подведенное тепло сформируется в работу.

В точке 1 рабочее тело сообщается с горячим источником тепла с температурой T ₁ происходит процесс 1-2 изотермического расширения до точки 2, при этом все подведенное тепло q ₁ трансформируемся в работу. В точке 2 разобщается рабочее тело с источником теплоты и осуществляется процесс адиабатического расширения 2-3, при этом внутренняя энергия трансформируется в работу.

В процессе адиабатного расширения уменьшается температура рабочего тела и в точке 3 становится равной температуре T ₂ – холодного источника тепла. В точке 3 рабочее тело сообщается с холодным источником тепла и осуществляется изотермическое сжатие (процесс 3-4) при температуре T ₂. В процессе изотермического сжатия от рабочего тела отводится к холодному источнику тепло q ₂ при наименьших затратах работы на сжатие. В точке 4 рабочее тело разобщается с холодным источником теплоты и адиабатно сжимается в процессе 4-1, при этом работа затрачивается на увеличение внутренней энергии. В процессе адиабатного сжатия повышается температура рабочего тела и становится в точке 1 равной температуре T ₁.