Тепловые двигатели

увеличивается на величину .
Рабочее тело (РТ) совершает за счет части этого тепла работу над внешними телами. Теплоту оно отдает холодильнику. После каждого цикла система возвращается в исходное состояние. Внутренняя энергия РТ должна принять исходное значение, то есть . На основании I начала термодинамики можно записать: .

не совершая при этом механической работы.
По определению коэффициента полезного действия – «отношение полезной работы к затраченной энергии» КПД тепловой машины:
либо (1)
Из (1) следует, что, КПД тепловой машины принципиально не может быть равен единице.
II начало термодинамики в формулировке Томсона: невозможно построить вечный двигатель «2-го рода», который бы полностью превращал полученное тепло в работу.

цикл работы тепловой машины. Он состоял из двух изотермических и двух адиабатических процессов. Теперь его называют циклом Карно.
Имея температуру, равную температуре нагревателя, идеальный газ приводится в тепловой контакт с нагревателем при . Затем, уменьшая внешнее давление, идеальный газ (рабочее тело) заставляют расширяться по изотерме 1-2 (рис.4). При этом газ забирает тепло от нагревателя и производит работу :
(2)

идеальный газ изолируют от нагревателя и заставляют расширяться по адиабате 2-3, с понижением до температуры холодильника . Поскольку при адиабатическом процессе тепло не поступает к газу, работа совершается за счет убыли его внутренней энергии:
(3)
Далее идеальный газ внешним давлением при температуре изотермически сжимают до состояния 4 (рис.4). Над газом совершается внешняя работа , газ передает количество теплоты холодильнику , а его внутренняя энергия при этом не изменяется ( ). На основании I начала термодинамики
(4)
Из 4 в 1 газ переводится по адиабате. Работа внешней силы идет на приращение его внутренней энергии:
(5)
В результате замкнутого цикла внутренняя энергия идеального газа не изменилась, . С учетом (3) и (5) это дает: , в адиабатических процессах, газ не совершает полезной работы.