Цикълът Carnot е теоретичната основа за проектирането и експлоатацията на всички двигатели с вътрешно горене

Сред всички циклични термодинамични процеси Цикълът Carnot има специално теоретично значение и практическо приложение. Често той се нарича ненадмината, страхотна, идеална и т.н. И за мнозина изглежда нещо мистериозно и непонятно. Въпреки това, ако поставите всички акценти правилно, тогава ще се отворят незабавно всички простотии, гении и красота на това изобретение, открити от френския учен и инженер Сади Карно. И става ясно, че в предложения от него процес няма нищо свръхестествено, а само най-ефективното използване на определени закони на природата.

И така, какво е наистина най-известният и мистериозен Carnot цикъл? Тя може да се определи като квазистатичен процес, който се основава на привеждане на термодинамичната система в термичен контакт с чифт термостатни резервоари, имащи постоянни и стабилни температурни стойности. Предполага се, че температурата на първия (нагревател) е по-висока от тази на втория (хладилник). Цикълът Carnot е, че най-напред термодинамичната система, първоначално с определена топлинна стойност, влиза в контакт с нагревателя. След това, чрез безкрайно бавно намаляване на налягането, се предизвиква квазистатично разширение, придружено от заемане на топлина от нагревателя и устойчивост на външно налягане.

След това системата е изолирана, което отново причинява квазистатично разширение по продължение на адиаата, докато температурата достигне аналогичните параметри на хладилника. При този тип разширение термодинамичната система изпълнява и известна работа на устойчивост на външно налягане. В това състояние на системата и в контакт с кондензатора, характеризиращ се с непрекъснато увеличаване на налягането се пресова до точка, така че след това в пълна изпраща втори топлина резервоар, привлечени от нагревателя. Цикълът Carnot е уникален с това, че не е придружен от загуба на топлина. Теоретично може да се нарече такава схема вечно движение. Това е всичко, защото топлинната ефективност на цикъла Carnot, която зависи единствено от температурата на чифт танкове, винаги ще бъде толкова висока, колкото е възможно. Досега обаче никой не успя да създаде кола, термична чиято ефективност би надхвърлила тридесет процента от позволеното от цикличния процес на Сади Карно.

И този процес се нарича идеален, защото е много по-добър от други цикли, които могат да превърнат топлината в полезна работа. От друга страна, поради трудностите при организирането и провеждането на изотермични процеси, използването му в реални двигатели е изключително трудно. За максимална ефективност на топлопредаването такава машина трябва да бъде напълно изолирана от външната среда, която в действителност е практически невъзможна.

Обратният цикъл на Carnot е в основата на принципа на действие на термопомпата, който, за разлика от хладилна машина, трябва да даде възможно най-голяма енергия на горещ предмет, например отоплителна система. Част от топлината се заема от външната среда, която има по-ниска температура, а останалата част от необходимата енергия се освобождава при изпълнение механична работа, като например компресор.