Тепловой двигатель

Тепловым двигателем называют периодически действующее устройство, которое превращает получаемую извне теплоту в механическую работу. Схематически тепловой двигатель изображен на рис. 24.

Рис. 24. Схематическое представление теплового двигателя

Работа за цикл равна разности принятого газом от нагревателя количества теплоты и отданного газом холодильнику количества теплоты :

.

Тогда КПД () теплового двигателя определяется как:

, или .

Самой " выгодной" с точки зрения КПД () тепловой машиной является машина, работающая по циклу Карно, состоящему из двух изотерм и двух адиабат (рис. 25). На участках 1-2 и 2-3 газ, расширяясь, совершает работу, а на участках 3-4 и 4-1 работа совершается над газом.

Рис. 25. Цикл Карно

В результате кругового цикла Карно внутренняя энергия системы не изменится и произведенная работа определяется площадью фигуры, заключенной внутри контура 1-2-3-4-1.

КПД тепловой машины, работающей по циклу Карно, вычисляется по формуле:

,

где - температура нагревателя, - температура холодильника.