Теоретичні відомості. Карно розглянув тепловий двигун, який складається з нагрівача з температурою Т1, холодильника з температурою Т2 і робочого тіла

Карно розглянув тепловий двигун, який складається з нагрівача з температурою Т₁, холодильника з температурою Т₂ і робочого тіла, тобто пристрою, здатного одержувати тепло і виконувати роботу. Як робоче тіло використовувався ідеальний газ. Цикл Карно складався з двох ізотерм і двох адіабат. При ізотермічному розширенні 1–2 газ знаходиться в контакті з нагрівачем (Т₁). Нехай при цьому газ одержує тепло Q₁. На ізотермі 3–4 газ віддає тепло Q₂ холодильникові (Т₂). Відповідно до визначення КПД двигуна:

.

Зобразимо цикл у системі TS. Отримане тепло і дорівнює площі під відрізком 1–2. Віддане холодильникові тепло і дорівнює площі під відрізком 4–3. Підставивши формули Q₁ і Q₂ у вираження для ККД одержимо:

.

Теорема Карно: КПД теплових двигунів, що працюють по циклу Карно, залежить тільки від температури нагрівача і холодильника і не залежить ні від пристрою двигуна, ні від роду речовини.