Когда КПД тепловой машины увеличивается, это означает, что большая часть теплоты, полученной газом от нагревателя, преобразуется в работу. В таком случае, меньшее количество теплоты будет отдано холодильнику за цикл.
Для простоты давайте представим, что идеальная тепловая машина работает с циклом Карно, который состоит из двух изохорических (изовольюмных) процессов и двух изоентропических (реверсивных адиабатических) процессов.Пусть количество теплоты, полученное газом от нагревателя за цикл, равно Q. Если КПД тепловой машины увеличивается, то работа, совершаемая газом за цикл, возрастает. Поэтому, при условии, что энергия не может быть создана или уничтожена, количество теплоты, отданное газом за цикл холодильнику, будет уменьшаться.Теперь рассмотрим, как изменится температура холодильника. Для этого воспользуемся уравнением энергии для цикла Карно⁚
Q Qн ౼ Qх,
где Qн ౼ количество теплоты, полученное газом от нагревателя,
Qх ౼ количество теплоты, отданное газом за цикл холодильнику.
Если мы увеличиваем КПД тепловой машины, то Qн увеличивается, а следовательно, Qх уменьшается. Это означает, что количество теплоты, отданное газом за цикл холодильнику, уменьшится. Как результат, температура холодильника также снизится.
Таким образом, при увеличении КПД тепловой машины, температура холодильника снизится, работа, совершаемая газом за цикл, увеличится, а количество теплоты, отданное газом за цикл холодильнику, уменьшится. Это связано с более эффективным использованием теплоты, полученной от нагревателя, для преобразования ее в работу.