Di antara semua proses termodinamika siklik, siklus Carnot memiliki signifikansi teoretis khusus dan aplikasi praktis. Seringkali itu disebut tak tertandingi, hebat, ideal, dll. Dan bagi banyak orang, umumnya tampaknya menjadi sesuatu yang misterius dan tidak dapat dipahami. Namun, jika semua aksen ditempatkan dengan benar, maka semua kesederhanaan, kejeniusan, dan keindahan penemuan ini, yang ditemukan oleh ilmuwan dan insinyur Prancis Sadi Carnot, akan langsung terbuka. Dan akan menjadi jelas bahwa tidak ada yang supernatural dalam proses yang dia usulkan, tetapi hanya penggunaan yang paling efisien dari beberapa hukum alam.
Jadi apa sebenarnya siklus Carnot yang terkenal dan misterius itu? Ini dapat didefinisikan sebagai proses kuasi-statis yang didasarkan pada membawa sistem termodinamika ke dalam kontak termal dengan sepasang tangki termostatik yang memiliki nilai suhu konstan dan stabil. Di manadiasumsikan bahwa suhu yang pertama (pemanas) melebihi suhu yang kedua (lemari es). Siklus Carnot terdiri dari fakta bahwa pertama sistem termodinamika, awalnya memiliki nilai termal tertentu, bersentuhan dengan pemanas. Kemudian, dengan penurunan tekanan yang sangat lambat, ekspansi kuasi-statis terjadi di dalamnya, disertai dengan peminjaman panas dari pemanas dan resistensi terhadap tekanan eksternal.
Setelah itu, sistem diisolasi, yang sekali lagi menyebabkan ekspansi adiabatik kuasi-statis di dalamnya hingga suhunya mencapai suhu lemari es. Dengan jenis pemuaian ini, suatu kerja resistensi tertentu terhadap tekanan luar juga dilakukan oleh sistem termodinamika. Dalam keadaan ini, sistem bersentuhan dengan lemari es, dan dengan terus meningkatkan tekanan, itu dikompresi ke titik tertentu, sebagai akibatnya ia kemudian sepenuhnya mentransfer energi panas yang dipinjam dari pemanas ke reservoir kedua. Siklus Carnot unik karena tidak disertai dengan kehilangan panas. Secara teoritis, skema seperti itu bisa disebut mesin gerak abadi. Ini karena efisiensi termal dari siklus Carnot, yang hanya bergantung pada suhu pasangan tangki, akan selalu setinggi mungkin. Namun, belum ada yang berhasil membuat mesin yang efisiensi termalnya melebihi tiga puluh persen dari yang diizinkan oleh proses siklus Sadi Carnot.
Dan proses ini disebut ideal karenajauh lebih baik daripada siklus lain yang mampu mengubah panas menjadi kerja yang bermanfaat. Di sisi lain, karena kesulitan dalam mengatur dan melakukan proses isotermal, penerapannya di mesin nyata sangat sulit. Untuk efisiensi perpindahan panas maksimum, mesin seperti itu harus benar-benar terisolasi dari lingkungan eksternal, yang pada kenyataannya hampir tidak mungkin.
Siklus Carnot terbalik mendasari prinsip pengoperasian pompa kalor, yang, tidak seperti lemari es, harus memberikan energi sebanyak mungkin ke beberapa objek panas, seperti sistem pemanas. Sebagian panas dipinjam dari lingkungan, yang memiliki suhu lebih rendah, sisa energi yang dibutuhkan dilepaskan selama kinerja kerja mekanis, seperti kompresor.
