Цикл, дающий максимальное значение термического КПД (при определенных температурах нагревателя и охладителя), предложенный французским ученым-инженером Сади Карно, носит название цикла Карно.

Карно в 1824 году опубликовал работу «Размышление о движущей силе огня и машинах, способных развивать эту силу». В этом труде Карно впервые сформулировал положения второго закона термодинамики о возможностях превращения теплоты в работу.

Цикл Карно это идеальный круговой процесс, состоящий из двух адиабатных и двух изотермических процессов.

Цикл Карно

Проследим процессы, происходящие с рабочим телом в этом цикле.

Рабочее тело обладает свойствами идеального газа.

Процесс 1-2 (изотермическое расширение) Газ совершает работу, вся теплота, подводимая к газу, расходуется на совершение этой работы:

�12=�1=���1��(�2�1)A12​=Q1​=mRT1​ln(V1​V2​​)

Процесс 2-3 (адиабатическое расширение) Газ совершает работу за счёт убыли внутренней энергии, температура понижается:

�23=��(�1−�2)�−1,�23=0A23​=k−1mR(T1​−T2​)​,Q23​=0

Процесс 3-4 (изотермическое сжатие) Над газом совершается работа, в холодильник отводится теплота эквивалентная работе сжатия:

�34=�2=���2��(�3�4)A34​=Q2​=mRT2​ln(V4​V3​​)

Процесс 4-1 (адиабатическое сжатие) Газ сжимается, температура повышается:

�41=��(�1−�2)�−1,�41=0A41​=k−1mR(T1​−T2​)​,Q41​=0

КПД цикла Карно:

�=�1−�2�1η=Q1​Q1​−Q2​​

Из свойств адиабатных участков следует, что:

�=�1−�2�1η=T1​T1​−T2​​