Почему наличие нагревателя и холодильника является необходимым условием для циклического совершения полезной механической работы в тепловом двигателе?
Полная работа за цикл складывается из работы расширения и работы сжатия:
Работа газа равна
При одном и том же объёме давление тем меньше, чем ниже температура газа (формула (
Для этого газ приводят в контакт с нагревателем, который сообщает энергию рабочему телу при расширении, а перед сжатием газ охлаждают, приводя его в контакт с холодильником — телом с более низкой температурой, которое поглощает часть энергии.
Без холодильника газ пришлось бы сжимать при той же высокой температуре, и работа сжатия была бы не меньше работы расширения — полезной работы за цикл не получилось бы.
Чтобы полезная работа за цикл была положительной, давление (а значит, температура) газа при сжатии должно быть ниже, чем при расширении. Для этого газ нагревают от нагревателя при расширении и охлаждают холодильником перед сжатием.
