Круговые процессы и цикл Карно

Круговой процесс — процесс, при котором газ, пройдя через ряд состояний, возвращается в исходное.
Если круговой процесс на диаграмме P-V протекает по часовой стрелке, то часть тепловой энергии, полученной от нагревателя, превращается в работу. Так работает тепловая машина.
Если круговой процесс на диаграмме P-V протекает против часовой стрелки, то тепловая энергия передается от холодильника (тела с меньшей температурой) к нагревателю (телу с большей температурой) за счет работы внешней силы. Так работает холодильная машина.

Коэффициент полезного действия тепловой машины равен отношению работы за цикл к полученной от нагревателя тепловой энергии :
.
Холодильный коэффициент холодильной машины равен отношению тепловой энергии , отобранной от холодильника за цикл, к затраченной работе :
.

Цикл Карно — круговой процесс, состоящий из двух изотерм и двух адиабат.

1 – 2 — изотермическое сжатие при температуре ,
.
2 – 3 — адиабатическое расширение от температуры до ,
.
3 – 4 — изотермическое сжатие при температуре ,

4 – 1 — адиабатическое сжатие от температуры до ,
.
Согласно уравнению Пуассона:
.
Коэффициент полезного действия (кпд) цикла Карно — отношение суммарной работы за цикл к полученному теплу:
,
.
Таким образом, кпд цикла Карно всегда меньше единицы (100%) и зависит только от соотношения температур холодильника и нагревателя:
.