Blant alle sykliske termodynamiskeprosesser av spesiell teoretisk betydning og praktisk anvendelse er Carnot-syklusen. Han kalles ofte uovertruffen, flott, ideell osv. Og for mange ser han generelt ut til å være noe mystisk og uforståelig. Imidlertid, hvis du plasserer alle aksentene riktig, vil all enkelhet, genialitet og skjønnhet med denne oppfinnelsen, som ble oppdaget av den franske forskeren og ingeniøren Sadi Carnot, øyeblikkelig åpne. Og det vil bli klart at det ikke er noe overnaturlig i prosessen han foreslo, men bare den mest effektive bruken av visse naturlover.
Så hva er egentligden berømte og mystiske Carnot-syklusen? Det kan defineres som en kvasistatisk prosess basert på å bringe et termodynamisk system i termisk kontakt med et par termostatiske reservoarer med konstante og stabile temperaturverdier. Det antas at temperaturen til den første (varmeapparatet) overstiger temperaturen til den andre (kjøleskap). Carnot-syklusen er at først et termodynamisk system, som opprinnelig har en viss termisk verdi, kommer i kontakt med varmeren. Ved en uendelig langsom nedgang i trykket i den forårsakes en kvasistatisk ekspansjon, ledsaget av utlån av varme fra varmeapparatet og motstand mot ytre trykk.
Etter det blir systemet isolert, som igjenforårsaker i den en kvasistatisk ekspansjon langs adiabat til temperaturen når de samme parameterne i kjøleskapet. Med denne typen utvidelse utfører det termodynamiske systemet også noe arbeid med motstand mot utvendig trykk. I denne tilstanden bringes systemet i kontakt med kjøleskapet, mens det kontinuerlig øker trykket, blir det komprimert til et visst punkt, som et resultat av det overfører den termiske energien som er lånt fra varmeren til det andre reservoaret. Karnot-syklusen er unik ved at den ikke er ledsaget av tap av varme. I teorien kan et slikt opplegg kalles en evigvarende bevegelsesmaskin. Dette fordi den termiske effektiviteten til Carnot-syklusen, som bare avhenger av temperaturene til et par tanker, alltid vil være den høyest mulige. Imidlertid har hittil ingen klart å lage en maskin hvis termiske virkningsgrad vil overstige tretti prosent av det som tillates ved den sykliske Sadi Carnot-prosessen.
Og denne prosessen kalles ideell, siden denmye bedre enn andre sykluser er i stand til å konvertere varme til nyttig arbeid. På den annen side, på grunn av vanskelighetene med å organisere og gjennomføre isotermiske prosesser, er bruken av den i virkelige motorer ekstremt vanskelig. For maksimal varmeoverføringseffektivitet må en slik maskin være fullstendig isolert fra det ytre miljøet, som i realiteten er praktisk talt umulig.
Den omvendte Carnot-syklusen ligger til grunn for prinsippetvirkningen av en varmepumpe, som i motsetning til en kjølemaskin, må gi så mye energi som mulig til en eller annen varm gjenstand, for eksempel et varmesystem. Noe av varmen blir hentet fra det ytre miljøet, som har en lavere temperatur, resten av den nødvendige energien frigjøres når du utfører mekanisk arbeid, for eksempel en kompressor.
