Теорема Карно

Последовательные термодинамические процессы в цикле Карно приведены в таблице.

Процесс	Формула работы в данном процессе
Изотермическое расширение ()
Адиабатное расширение ()
Изотермическое сжатие ()
Адиабатное сжатие ()

Экономичность цикла теплового двигателя характеризует термический коэффициент полезного действия () – величина, равная отношению работы , совершенной в обратимом цикле, к количеству теплоты , сообщенному в этом процессе рабочему телу нагревателем. Следовательно, КПД двигателя, работающего по циклу Карно,

.(2.4.2)

После некоторых преобразований формулу для КПД двигателя Карно можно привести к виду: . (2.4.3)

Обобщая эти две формулы, имеем:

. (2.4.4)

Следовательно, при . Так как абсолютный нуль не достижим, то (всегда).

Тепловая машина Карно – идеальная машина. Все процессы в ней проводились медленно, а значит, обратимо. Не приводились в контакт тела, имеющие разные температуры, поэтому не было необратимых потерь энергии на теплопроводность. Реальные машины, работе которых сопутствуют необратимые потери энергии, имеют еще меньший . Следовательно,

. (2.4.5)

На основании вышеизложенного формулируется теорема Карно,которая содержит три положения:

1) цикла Карно зависит только от температуры нагревателя и холодильника;

2) не зависит от рабочего тела (для идеального газа легче считать , т. к. для него известно уравнение состояния);

3) машины, работающие по обратимому циклу экономичнее машин, работающих по необратимому циклу .