Что ж, с превращением теплоты в работу более или менее ясно. Посмотрим на превращение работы в теплоту. Речь пойдёт о холодильных машинах и тепловых насосах, работающих по обратному циклу.

Говоря с неспециалистами (даже с очень хорошим, но не специальным образованием) о тепловых насосах, встречаю искреннее изумление и недоверие, когда предварив, как обычно, знаменитой фразой Эйнштейна – «природа сложна, но не злонамеренна» — сообщаю, что «в отместку» за невозможность полного преобразования теплоты в работу природа даёт возможность получать теплоты больше, чем затрачено работы. Что делает тепловой насос? Он отбирает теплоту q₂ у менее нагретого тела, теплоотдатчика, с температурой T₂ и передаёт её более нагретому телу, теплоприёмнику, с температурой T₁, затрачивая работу l. Количество теплоты, полученное теплоприёмником:

q₁ = q₂ + l

Из выражения ясно, что в случае работы теплового насоса количество теплоты, полученное теплоприёмником всегда больше затраченной работы. Очень хочется сказать, что к.п.д. теплового насоса больше 100%. Однако в термодинамике главную характеристику тепловой машины, работающей по обратному циклу, называют не коэффициентом полезного действия, а холодильным коэффициентом (или отопительным коэффициентом).

ε = q₂/(q₁ — q₂) = q₂/l

Хотя свойства теплового насоса известны не многим, пользовались (дома ли, на работе ли, на отдыхе) очень многие. Обычная реверсируемая сплит-система при работе в качестве теплового насоса (на обогрев) даёт теплоты больше, чем расходует электроэнергии. Иными словами, она дает тепла больше, чем, израсходовав столько же электроэнергии, даст обычный электрообогреватель с нихромовой спиралью. А у него «к.п.д.», как известно, 100%.

Или, если машина работает по обратному циклу Карно (хоть для реальных холодильных машин он не самый эффективный)

ε = T₂/(T₁ — T₂)

Зависимости видны: чем ниже температура теплоотдатчика (у которого тепловой насос отбирает теплоту) и чем больше разница температур между теплоприёмником и теплоотдатчиком, тем ниже эффективность теплового насоса.

Посмотрим, какова она будет, если попытаемся отнимать теплоту у теплоотдатчика с температурой — 80º С и отдавать теплоту теплоприёмнику с температурой + 40º С.

ε = 193/(313 — 193)=1,6

Неплохо. Это означает, что на 1 МДж потребленной электроэнергии такой тепловой насос отдаст 1,6 МДж теплоты. Правда, на практике получается хуже. Настолько хуже, что бытовых тепловых насосов для извлечения теплоты из окружающей среды при температуре ниже — 10º С не делают. Хотя, повторюсь, при любых обстоятельствах тепловой насос отдаёт теплоты больше, чем потребляет энергии.

Ну что ж, не делают, так не делают.