Carnot çevrimi, daha doğru bir şekilde Carnot çevrimi olarak adlandırılır, verilen iki sıcaklık arasında çalışan bir ısı motoru için maksimum verimi belirlemek için kullanılan ideal bir termodinamik çevrimidir. Teorik amaçlar için kullanılır, ancak fiziksel sistemlerde çalışamaz. Teoride, maksimum verime yakın çalışan bir motor inşa edilebilse de, döngüdeki ısı transferi pratik bir sistem olması için çok yavaştır. Carnot döngüsünün temel değeri, diğer ısı motorları tipleri için maksimum verimin belirlenmesinde yatmaktadır.
Carnot ısı döngüsünün oluşturulmasında mümkün olan en yüksek verimi sağlamak için iki varsayım yapılır - tüm işlemler geri dönüşümlüdür ve entropide bir değişiklik olmaz. Tersinir bir işlem , enerji kaybına uğramadan orijinal durumuna geri döndürülebilen bir işlemdir . Entropi , iş yapamayan bir sistemdeki enerji miktarıdır. Termodinamiğin ikinci yasasına göre, bir sistemde entropi miktarı bir işlem meydana geldiğinde aynı kalmalı veya aynı kalmalıdır. Bu varsayımların hiçbiri doğal koşullar altında yerine getirilemez, ancak maksimum verimin belirlenmesinde faydalıdır.
Bir Carnot ısı döngüsünde dört işlem tekrarlanır. Birincisi izotermal bir genişlemedir . 'İzotermal', işlem boyunca sıcaklığın aynı kaldığı anlamına gelir. Bu sırada hacim artar ve basınç düşer ve sisteme enerji eklenir.
Adyabatik bir genişleme olarak bilinen bir sonraki işlem. Adyabatik işlemlerde, sistem tarafından ısı kazanılmaz veya kaybedilmez. Sıcaklıktaki değişiklikler, basınç ve hacimdeki değişiklikler nedeniyle meydana gelir. Bu özel adım için, sıcaklığı düşürmek için basınç düşürülür ve hacim arttırılır.
Üçüncüsü, izotermal bir kompresyondur . Bu işlem sırasında basınç artar ve hacim düşer ve enerji sistemden çıkarılır. Son olarak, sistemi orijinal durumuna getirmek için adyabatik bir sıkıştırma yapılır. Sıcaklığı arttırmak için basınç arttırılır ve hacim azalır.
Carnot döngüsü sırasında entropide bir değişiklik olmadığı varsayımından ötürü, sonsuz bir şekilde gerçekleştirilebilir ve her orijinal durumuna geri döndüğünde aynı miktarda enerjiyi koruyabilir. Bununla birlikte, bu idealize sistemde bile hala bir entropi var, ancak bunun% 100 verimli olamayacağı anlamına geliyor. Carnot ısı döngüsünün gerçek verimliliği, mutlak veya Kelvin (K) sıcaklık ölçeğinde maksimum ve minimum sıcaklıkları kullanarak hesaplanabilir. Bu denklemde, minimum sıcaklık maksimumdan çıkarılır ve bu sayı daha sonra maksimum sıcaklığa bölünür.
