Il ciclo di carnot

La seconda legge della termodinamica afferma che nessun motore termico può avere un'efficienza del 100%. Per ricavare la massima efficienza teorica, Sadi Carnot ha sviluppato un ipotetico motore termico.

Poiché il lavoro viene disperso sotto forma di calore in tutti i processi irreversibili, massimizzare l'efficienza di un motore termico significa evitare tutti i processi irreversibili.

Tuttavia, il flusso di calore attraverso una caduta di temperatura finita è un processo irreversibile. Pertanto, lo scambio di calore tra il motore e i serbatoi caldo e freddo deve essere isotermico. Inoltre, quando la sua temperatura cambia, deve cambiare adiabaticamente.

In un ciclo di Carnot, si presume che il fluido di lavoro sia un gas ideale. In primo luogo, subisce un'espansione isoterma a contatto termico con un serbatoio di calore alla temperatura T-h e assorbe calore Q-h.

Il fluido quindi si espande adiabaticamente e la sua temperatura scende alla temperatura del serbatoio freddo, T-c.

Successivamente viene posto a contatto con il serbatoio freddo alla temperatura T-c e compresso isotermicamente, respingendo il calore Q-c.

Infine, il gas viene isolato termicamente e compresso adiabaticamente per raggiungere il suo stato iniziale alla temperatura T-h, completando così il ciclo.