Dintre toate procesele termodinamice ciclice, ciclul Carnot are o semnificație teoretică și o aplicație practică deosebită. Adesea este numit de neîntrecut, grozav, ideal etc. Și pentru mulți, în general, pare a fi ceva misterios și de neînțeles. Cu toate acestea, dacă toate accentele sunt plasate corect, atunci toată simplitatea, geniul și frumusețea acestei invenții, care a fost descoperită de omul de știință și inginerul francez Sadi Carnot, se va deschide instantaneu. Și va deveni clar că nu există nimic supranatural în procesul propus de el, ci doar utilizarea cât mai eficientă a unor legi ale naturii.
Deci, ce este cu adevărat celebrul și misteriosul ciclu Carnot? Poate fi definit ca un proces cvasistatic bazat pe aducerea unui sistem termodinamic în contact termic cu o pereche de rezervoare termostatice având valori de temperatură constante și stabile. în carese presupune că temperatura primului (încălzitor) o depășește pe cea a celui de-al doilea (frigider). Ciclul Carnot consta in faptul ca mai intai un sistem termodinamic, avand initial o anumita valoare termica, intra in contact cu un incalzitor. Apoi, printr-o scădere infinit lentă a presiunii, în ea se produce o dilatare cvasi-statică, însoțită de împrumutul de căldură de la încălzitor și rezistența la presiunea exterioară.
După aceea, sistemul este izolat, ceea ce determină din nou o expansiune adiabatică cvasistatică în el până când temperatura acestuia atinge cea a frigiderului. Cu acest tip de expansiune, o anumită muncă de rezistență la presiunea exterioară este efectuată și de sistemul termodinamic. În această stare, sistemul este adus în contact cu frigiderul, iar prin creșterea continuă a presiunii este comprimat până la un anumit punct, drept urmare transferă apoi integral energia termică împrumutată de la încălzitor către al doilea rezervor. Ciclul Carnot este unic prin faptul că nu este însoțit de nicio pierdere de căldură. Teoretic, o astfel de schemă poate fi numită o mașină cu mișcare perpetuă. Acest lucru se datorează faptului că eficiența termică a ciclului Carnot, în funcție doar de temperaturile perechii de rezervoare, va fi întotdeauna cea mai mare posibilă. Cu toate acestea, nimeni nu a reușit încă să creeze o mașină a cărei eficiență termică ar depăși treizeci la sută din cea permisă de procesul ciclic al lui Sadi Carnot.
Și acest proces se numește ideal pentru cămult mai bine decât alte cicluri este capabil să transforme căldura în muncă utilă. Pe de altă parte, din cauza dificultăților de organizare și desfășurare a proceselor izoterme, aplicarea lui în motoarele reale este extrem de dificilă. Pentru o eficiență maximă a transferului de căldură, o astfel de mașină trebuie să fie complet izolată de mediul extern, ceea ce în realitate este aproape imposibil.
Ciclul invers Carnot stă la baza principiului de funcționare al unei pompe de căldură, care, spre deosebire de un frigider, trebuie să dea cât mai multă energie unui obiect fierbinte, cum ar fi un sistem de încălzire. O parte din căldură este împrumutată din mediul înconjurător, care are o temperatură mai scăzută, restul energiei necesare este eliberată în timpul efectuării lucrărilor mecanice, cum ar fi un compresor.
