Припустимо для простоти, що незворотність циклу обумовлена тим, що теплообмін між робочим тілом і джерелом теплоти (вважаємо холодильник теж «джерелом», тільки негативною температури) відбувається при кінцевих різницях температур, тобто нагрівач, віддаючи тепло, охолоджується на ΔT. а холодильник нагрівається на Т.
Будь-який процес, що не задовольняє умові оборотності, ми називаємо незворотнім процесом. Прикладом необоротного процесу є процес гальмування тіла під дією сил тертя. При цьому швидкість тіла зменшується, і воно зупиняється. Енергія механічного руху тіла витрачається на збільшення енергії хаотичного руху частинок тіла і навколишнього середовища. Відбувається диссипация енергії. Для продовження руху необхідний компенсуючий процес охолодження тіла і середовища. У нашому випадку теплових машин, нагрівач і холодильник - не ідеальні, вони не володіють нескінченною теплоємністю і в процесі роботи отримують або віддають додаткову температуру Т.
На малюнку 5.6 зображений один з таких необоротних циклів.
Як видно з малюнка, площа всередині фігури ABCD зменшилася через втрати, значить зменшилася корисна робота циклу і ККД.
Для оборотного циклу Карно
Для незворотного циклу
Таким чином, ККД будь-якого реального теплового двигуна через тертя і неминучих теплових втрат набагато менше ККД циклу Карно. Тобто завжди - цей висновок справедливий незалежно від причин незворотності циклічного процесу.
Холодильна машина - це машина, яка працює по зворотному циклу Карно (рис. 5.4). Тобто якщо проводити цикл в зворотному напрямку, тепло буде забиратися у холодильника і передаватися нагрівача (за рахунок роботи зовнішніх сил).
Зворотний цикл Карно можна розглянути на прикладі рис. 5.5. При ізотермічному стисканні В-А. від газу відводиться кількість теплоти Q1 при Т1. У процесі ізотермічного розширення D-С до газу підводиться кількість теплоти Q2.
У цьому циклі, і робота, що здійснюються над газом, негативна, тобто
Якщо робоче тіло здійснює зворотний цикл, то при цьому можна переносити енергію в формі тепла від холодного тіла до гарячого за рахунок здійснення зовнішніми силами роботи.
Для холодильних машин, що працюють за циклом Карно