Starp visiem cikliskajiem termodinamiskajiemprocesiem ar īpašu teorētisko nozīmi un praktisko pielietojumu ir Carnot cikls. Bieži vien to sauc par nepārspējamu, lielisku, ideālu utt. Un daudziem tas šķiet kaut kas noslēpumains un nesaprotams. Tomēr, ja jūs liksiet visus akcentus pareizi, tad visi šī izgudrojuma vienkāršība, ģēnijs un skaistums, ko atklāja franču zinātnieks un inženieris Sadi Carnot, uzreiz atvērsies. Un kļūs skaidrs, ka viņa piedāvātajā procesā nav nekas pārdabisks, bet tikai efektīvākais konkrētu dabas likumu pielietojums.
Kas tad īsti irSlavenais un noslēpumainais Carnot cikls? To var definēt kā kvazistatisku procesu, kura pamatā ir termodinamiskās sistēmas nonākšana termiskā kontaktā ar termostata tvertņu pāri ar nemainīgām un stabilām temperatūras vērtībām. Tiek pieņemts, ka pirmā (sildītāja) temperatūra pārsniedz otrā (ledusskapja) temperatūru. Karnota cikls sastāv no tā, ka sākumā termodinamiskā sistēma, kurai sākotnēji ir noteikta siltumvērtība, nonāk saskarē ar sildītāju. Tad bezgalīgi lēni samazinot spiedienu, tajā rodas kvazistatiska izplešanās, ko papildina siltuma ņemšana no sildītāja un pretestība ārējam spiedienam.
Pēc tam sistēma ir izolēta, kas vēlreizizraisa kvazistatisku paplašināšanos adiabātā, līdz tā temperatūra sasniedz līdzīgus ledusskapja parametrus. Ar šāda veida paplašināšanu termodinamiskā sistēma veic arī kādu ārējo spiedienu. Šajā stāvoklī sistēma nonāk saskarē ar ledusskapi, bet, nepārtraukti palielinot spiedienu, tā tiek saspiesta līdz noteiktam brīdim, kā rezultātā pilnā enerģija tiek pārnesta uz otru rezervuāru no sildītāja. Carnot cikls ir unikāls, jo tam nav pievienots nekāds siltuma zudums. Teorētiski šādu shēmu var saukt par pastāvīgu kustību. Tas viss ir tāpēc, ka Carnot cikla termiskā efektivitāte, kas atkarīga tikai no tvertņu pāris, vienmēr būs maksimāli iespējama. Tomēr līdz šim nevienam nav izdevies izveidot mašīnu, kuras termiskā efektivitāte pārsniegtu trīsdesmit procentus no cikla procesa, kuru atļauta Sadi Carnot.
Un šo procesu sauc par ideālu, jo tādaudz labāk nekā citi cikli var pārvērst siltumu par noderīgu darbu. No otras puses, sakarā ar grūtībām izotermisko procesu organizēšanā un vadīšanā, tās izmantošana reālos dzinējos ir ārkārtīgi sarežģīta. Lai nodrošinātu maksimālu siltuma pārneses efektivitāti, šādai mašīnai ir jābūt pilnīgi izolētai no ārējās vides, kas patiesībā ir praktiski neiespējama.
Šī principa pamatā ir Carnota apgrieztā cikla darbībasiltumsūkņa darbības, kas atšķirībā no dzesētāja ir jāsniedz pēc iespējas vairāk enerģijas katram karstam objektam, piemēram, apkures sistēmai. Daļa siltuma tiek aizņemta no ārējās vides, kurai ir zemāka temperatūra, pārējā nepieciešamā enerģija tiek atbrīvota, veicot mehānisko darbu, piemēram, kompresoru.
