Раніше нами розглядалися процеси отримання роботи, як за рахунок підведення теплоти, так і за рахунок зміни внутрішньої енергії робочого тіла. Однак при одноразовому розширенні робочого тіла можна отримати обмежену кількість роботи. Для безперервного перетворення теплоти в роботу необхідно, щоб процес відбувався безперервно, тобто йшов по колу. Термодинамічний процес, в якому початковий і кінцевий стани збігаються, називається круговим процесом або циклом. Для повторного отримання роботи необхідно повернути робоче тіло в початковий стан, тобто стиснути робоче тіло. На стиск робочого тіла повинна бути витрачена робота, ця робота підводиться до робочого тіла від будь-якого зовнішнього джерела.
Мал. 11. До вибору кругового процесу.
Очевидно, що процес стиснення робочого тіла потрібно здійснювати шляхом, відмінним від шляху процесу розширення. Інакше сумарна робота, отримана в результаті кругового процесу, буде дорівнює нулю:
Шлях процесу стиснення слід вибирати таким чином, щоб робота стиснення по абсолютній величині була менше роботи розширення. На рис. pv-діаграмі наведено круговий процес, в якому робоче тіло розширюється по кривій 1-3-2.Прі цьому робота розширення чисельно дорівнює пл. 132451. Процес повернення робочого тіла з кінцевого стану 2 в початковий стан може здійснюватися одним з таких шляхів:
1. За кривої стиснення 2-3-1. При цьому робота стиснення (пл. 231542) буде дорівнює роботі розширення (пл. 132451). В результаті сумарна робота в такому круговому процесі дорівнює нулю.
2. За кривої стиснення 2-6-1, розташованої над кривою розширення 1-3-2. При цьому робота стиснення (пл. 261542) більше роботи розширення (пл. 132451). Сумарна робота в такому круговому процесі буде негативною.
3. За кривої стиснення 2-7-1, розташованої нижче кривої розширення. У цьому круговому процесі робота розширення (пл. 132451) більше роботи стиснення (пл. 271 542), аплощадь, обмежена замкнутою кривою 1-3-2-7-1. являє собою роботу циклу. Отже, щоб робота була позитивною, потрібно, щоб крива стиснення 2-7-1в рv-діаграмі була розташована нижче кривої розширення 1-3-2. Багаторазово, повторюючи такий круговий процес, можна за рахунок підведення теплоти отримати будь-яку кількість роботи,
Мал. 12. Замкнуте круговий процес (цикл)
а - прямий. б - зворотний цикл.
Цикл, в результаті якого виробляється позитивна робота, називається прямим. Такий цикл в Рv-діаграмі протікає за годинниковою стрілкою. Всі теплові двигуни працюють за прямими циклам (рис. 12 а).
Цикл, в результаті якого виходить негативна робота, називається зворотним (рис. 12 б). У ньому робота стискування більше роботи розширення. За зворотним циклам працюють холодильні машини.
Цикли можуть бути оборотними і необоротними.
Оборотним термодинамічним циклом називається цикл, всі процеси в якому оборотні.
Незворотних термодинамічних циклом називається цикл, в якому хоча б один зі складових його процесів незворотній.
Для відводу і підведення теплоти використовуються джерела теплоти. Якщо джерело віддає робочому тілу теплоту, то його називають тепловіддавач, або гарячим джерелом теплоти (нагрівачем), якщо джерело отримує від робочого тіла теплоту - теплоприемником, або холодним джерелом теплоти (холодильником).