Адиабатный процесс и цикл Карно

Процесс без теплообмена с окружающей средой называется адиабатным (Q = 0); быстрые процессы близки к нему. Из первого закона A = –ΔU: если газ расширяется и совершает работу, его внутренняя энергия уменьшается и он охлаждается; если его быстро сжимают, он нагревается. Тепловой двигатель превращает внутреннюю энергию топлива в механическую работу; он состоит из трёх частей: рабочего тела (газа или пара), нагревателя (T₁) и холодильника (T₂). За один цикл рабочее тело получает от нагревателя теплоту Q₁, отдаёт холодильнику Q₂ и совершает работу A = Q₁ – Q₂. КПД η = A/Q₁ = (Q₁ – Q₂)/Q₁ (для процентов умножают на 100%). Цикл Карно — идеальный обратимый цикл из двух изотерм и двух адиабат; его КПД не зависит от рабочего тела: η = (T₁ – T₂)/T₁, где температуры выражены в кельвинах (T = t + 273). Чтобы повысить КПД, нужно повышать T₁ и понижать T₂; КПД всегда меньше 1 (100%). Теорема Карно: при заданных T₁ и T₂ ни один двигатель не имеет КПД больше, чем у цикла Карно.