Μεταξύ όλων των κυκλικών θερμοδυναμικών διεργασιών, ο κύκλος Carnot έχει ιδιαίτερη θεωρητική σημασία και πρακτική εφαρμογή. Συχνά αποκαλείται αξεπέραστο, σπουδαίο, ιδανικό κ.λπ. Και για πολλούς, γενικά φαίνεται να είναι κάτι μυστήριο και ακατανόητο. Ωστόσο, εάν όλες οι προφορές τοποθετηθούν σωστά, τότε όλη η απλότητα, η ιδιοφυΐα και η ομορφιά αυτής της εφεύρεσης, την οποία ανακάλυψε ο Γάλλος επιστήμονας και μηχανικός Sadi Carnot, θα ανοίξει αμέσως. Και θα γίνει σαφές ότι δεν υπάρχει τίποτα υπερφυσικό στη διαδικασία που πρότεινε, αλλά μόνο η πιο αποτελεσματική χρήση ορισμένων νόμων της φύσης.
Τι είναι λοιπόν πραγματικά ο διάσημος και μυστηριώδης κύκλος Carnot; Μπορεί να οριστεί ως μια οιονεί στατική διαδικασία που βασίζεται στο να φέρει ένα θερμοδυναμικό σύστημα σε θερμική επαφή με ένα ζεύγος θερμοστατικών δεξαμενών που έχουν σταθερές και σταθερές τιμές θερμοκρασίας. ΕνΥποτίθεται ότι η θερμοκρασία του πρώτου (καλοριφέρ) υπερβαίνει αυτή του δεύτερου (ψυγείο). Ο κύκλος Carnot συνίσταται στο γεγονός ότι πρώτα ένα θερμοδυναμικό σύστημα, που αρχικά έχει μια συγκεκριμένη θερμική τιμή, έρχεται σε επαφή με έναν θερμαντήρα. Στη συνέχεια, από μια απείρως αργή μείωση της πίεσης, προκαλείται σε αυτήν μια οιονεί στατική διαστολή, που συνοδεύεται από δανεισμό θερμότητας από τον θερμαντήρα και αντίσταση στην εξωτερική πίεση.
Στη συνέχεια, το σύστημα απομονώνεται, γεγονός που προκαλεί και πάλι μια οιονεί στατική αδιαβατική διαστολή σε αυτό μέχρι να φτάσει η θερμοκρασία του σε αυτήν του ψυγείου. Με αυτόν τον τύπο διαστολής, ένα ορισμένο έργο αντίστασης στην εξωτερική πίεση εκτελείται επίσης από το θερμοδυναμικό σύστημα. Σε αυτή την κατάσταση, το σύστημα έρχεται σε επαφή με το ψυγείο και αυξάνοντας συνεχώς την πίεση συμπιέζεται σε ένα ορισμένο σημείο, με αποτέλεσμα στη συνέχεια να μεταφέρει πλήρως τη θερμική ενέργεια που δανείζεται από τη θερμάστρα στη δεύτερη δεξαμενή. Ο κύκλος Carnot είναι μοναδικός στο ότι δεν συνοδεύεται από καμία απώλεια θερμότητας. Θεωρητικά, ένα τέτοιο σχήμα μπορεί να ονομαστεί μηχανή αέναης κίνησης. Αυτό συμβαίνει επειδή η θερμική απόδοση του κύκλου Carnot, ανάλογα με τις θερμοκρασίες του ζεύγους δεξαμενών, θα είναι πάντα η υψηλότερη δυνατή. Ωστόσο, κανείς δεν έχει καταφέρει ακόμη να δημιουργήσει μια μηχανή της οποίας η θερμική απόδοση θα ξεπερνούσε το τριάντα τοις εκατό από αυτήν που επιτρέπεται από την κυκλική διαδικασία του Sadi Carnot.
Και αυτή η διαδικασία ονομάζεται ιδανική γιατίπολύ καλύτερα από άλλους κύκλους είναι σε θέση να μετατρέψει τη θερμότητα σε χρήσιμο έργο. Από την άλλη, λόγω των δυσκολιών οργάνωσης και διενέργειας ισοθερμικών διεργασιών, η εφαρμογή του σε πραγματικούς κινητήρες είναι εξαιρετικά δύσκολη. Για μέγιστη απόδοση μεταφοράς θερμότητας, ένα τέτοιο μηχάνημα πρέπει να είναι πλήρως απομονωμένο από το εξωτερικό περιβάλλον, κάτι που στην πραγματικότητα είναι σχεδόν αδύνατο.
Ο αντίστροφος κύκλος Carnot αποτελεί τη βάση της αρχής λειτουργίας μιας αντλίας θερμότητας, η οποία, σε αντίθεση με ένα ψυγείο, πρέπει να δίνει όσο το δυνατόν περισσότερη ενέργεια σε κάποιο θερμό αντικείμενο, όπως ένα σύστημα θέρμανσης. Ένα μέρος της θερμότητας δανείζεται από το περιβάλλον, το οποίο έχει χαμηλότερη θερμοκρασία, η υπόλοιπη απαιτούμενη ενέργεια απελευθερώνεται κατά την εκτέλεση μηχανικών εργασιών, όπως ένας συμπιεστής.
