Очевидно, чтобы снизить температуру газа (рабочего тела), не допуская при этом передачи количества теплоты от него к телам с более низкой температурой, следует использовать Адиабатный процесс.
После изотермического расширения при температуре нагревателя Т1 газ продолжает расширяться адиабатно до температуры Т2. Затем должна быть осуществлена работа изотермического сжатия при более низкой температуре. Для этого необходим термостат, имеющий температуру Т2. Им может быть окружающую среду или специальное устройство - холодильник.
Рабочее тело в процессе изотермического сжатия доводят до некоторого промежуточного объема. В результате газ отдает холодильнике определенное количество теплоты, равной осуществляемой над газом работе сжатия. Затем газ сжимают адиабатно до первоначального объема так, чтобы его температура вновь повысилась до Tv Теперь газ вполне вернулся в исходное состояние. Полная работа за цикл в этом случае уже не равна нулю.
3. Принцип работы тепловых двигателей
Получив в процессе расширения от тела с температурой Т1 (нагреватель) некоторое количество теплоты Q1 газ в результате сжатия непременно отдает количество теплоты Q2 телу с более низкой температурой Т2 (холодильник). Следовательно, на работу превращается лишь часть количества теплоты, полученной от нагревателя, равной Qx-Q2.
После завершения каждого цикла рабочее тело возвращается в исходное состояние, то есть его внутренняя энергия приобретает прежнего значения. Итак, с первого закона термодинамики следует, что полезная работа Ак, которую осуществляет тепловой двигатель, равно разности количества теплоты полученной рабочим телом, и количества теплоты Q2, отданной рабочим телом холодильнике: Ак = Q1 - Qz.