Тепловые машины. 
Коэффициент полезного действия

В реальных тепловых машинах (паровой машине, двигателе внутреннего сгорания и т. д.) совершаются циклы, отличные от цикла Карно (рис. ЗЛО, б). Проведя на диаграмме p-V множество изотерм и адиабат, можно разбить такой цикл на множество циклов Карно. Для каждого из них будет справедлива формула (3.49). Можно показать, что и для всего произвольного цикла это тоже будет справедливо.

Рис. 3.10, 6.

Однако в реальных машинах всегда есть потери энергии на другие процессы и поэтому Г| всегда меньше теоретического значения (3.49). Кроме того, мы считали процесс равновесным, когда во всех точках вещества температура и давление в каждый данный момент одинаковы. На практике это не так. В результате Г| также уменьшается. Так что значение (3.49) — это теоретический верхний предел для Г).

Так, в бензиновом двигателе Т" ~ 800 К, Т_х~ 300 К (газы выбрасываются в атмосферу с приблизительно комнатной температурой). В результате Г) не может быть больше (800 — 300)/800 = 0,6 = 60%. Реально — только около 40%.

Рис. 3.11.

На рисунке 3.11 представлены диаграммы обмена энергией в тепловой машине для случаев с разной температурой холодильника.

Для любой тепловой машины, в которой происходит превращение теплоты в работу посредством многократно повторяемых циклов, справедливы следующие утверждения:

• 1. Подводимая теплота Д<�Э^а" не может полностью превращаться в работу. Часть теплоты AQ^r_x должна быть отдана холодильнику (рис. 3.11, а).
• 2. Коэффициент полезного действия (эффективность превращения теплоты в работу) зависит от разности температур нагревателя Т" и холодильника Т_х. Он не может быть больше, чем (Т" - Т_х)/Т".