Tüm döngüsel termodinamik süreçler arasında, Carnot döngüsü özel bir teorik öneme ve pratik uygulamaya sahiptir. Genellikle emsalsiz, harika, ideal vb. olarak adlandırılır. Ve çoğu için genellikle gizemli ve anlaşılmaz bir şey gibi görünür. Ancak tüm vurgular doğru yerleştirilirse, Fransız bilim adamı ve mühendis Sadi Carnot tarafından keşfedilen bu buluşun tüm sadeliği, dehası ve güzelliği anında açılacaktır. Ve önerdiği süreçte doğaüstü hiçbir şey olmadığı, sadece bazı doğa yasalarının en verimli şekilde kullanıldığı anlaşılacaktır.
Peki ünlü ve gizemli Carnot döngüsü gerçekten nedir? Sabit ve kararlı sıcaklık değerlerine sahip bir çift termostatik tank ile termodinamik bir sistemin termal temasa getirilmesine dayanan yarı statik bir süreç olarak tanımlanabilir. neredebirincinin (ısıtıcı) sıcaklığının ikincinin (buzdolabı) sıcaklığını aştığı varsayılır. Carnot çevrimi, başlangıçta belirli bir termal değere sahip olan bir termodinamik sistemin bir ısıtıcı ile temas etmesi gerçeğinden oluşur. Ardından, basınçta sonsuz derecede yavaş bir düşüşle, ısıtıcıdan ısı ödünç alınması ve dış basınca dirençle birlikte, içinde yarı statik bir genleşmeye neden olur.
Bundan sonra, sistem yalıtılır, bu da sıcaklığı buzdolabının sıcaklığına ulaşana kadar içinde yine yarı statik bir adyabatik genişlemeye neden olur. Bu tip genleşme ile, termodinamik sistem tarafından dış basınca karşı belirli bir direnç çalışması da gerçekleştirilir. Bu durumda sistem buzdolabı ile temas ettirilir ve basınç sürekli artırılarak belirli bir noktaya kadar sıkıştırılır ve böylece ısıtıcıdan aldığı ısıl enerjiyi tam olarak ikinci hazneye aktarır. Carnot çevrimi, herhangi bir ısı kaybının eşlik etmemesi bakımından benzersizdir. Teorik olarak, böyle bir şema sürekli hareket makinesi olarak adlandırılabilir. Bunun nedeni, yalnızca tank çiftinin sıcaklıklarına bağlı olarak Carnot çevriminin termal veriminin her zaman mümkün olan en yüksek seviyede olmasıdır. Ancak henüz hiç kimse, termal verimliliği Sadi Carnot'un döngüsel sürecinin izin verdiğinin yüzde otuzunu aşacak bir makine yaratmayı başaramadı.
Ve bu sürece ideal denir çünküdiğer çevrimlerden çok daha iyi, ısıyı faydalı işe dönüştürebilir. Öte yandan izotermal süreçlerin düzenlenmesi ve yürütülmesindeki zorluklar nedeniyle gerçek motorlarda uygulanması son derece zordur. Maksimum ısı transfer verimliliği için, böyle bir makine, gerçekte neredeyse imkansız olan dış ortamdan tamamen izole edilmelidir.
Ters Carnot çevrimi, bir buzdolabının aksine, ısıtma sistemi gibi bazı sıcak nesnelere mümkün olduğunca fazla enerji vermesi gereken bir ısı pompasının çalışma prensibinin temelini oluşturur. Isının bir kısmı daha düşük sıcaklığa sahip ortamdan ödünç alınır, gerekli enerjinin geri kalanı kompresör gibi mekanik işlerin yapılması sırasında serbest bırakılır.
