O Ciclo de Carnot

A Segunda Lei da Termodinâmica afirma que nenhum motor térmico pode ter 100% de eficiência. Para obter a máxima eficiência teórica, Sadi Carnot desenvolveu uma máquina térmica hipotética.

Como o trabalho é perdido como calor em todos os processos irreversíveis, maximizar a eficiência de um motor térmico significa evitar todos os processos irreversíveis.

No entanto, o fluxo de calor através de uma queda de temperatura finita é um processo irreversível. Portanto, a troca de calor entre o motor e os reservatórios quente e frio deve ser isotérmica. Além disso, quando sua temperatura muda, deve mudar adiabaticamente.

Em um ciclo de Carnot, o fluido de trabalho é considerado um gás ideal. Primeiro, ele sofre expansão isotérmica em contato térmico com um reservatório de calor na temperatura T-h e absorve calor Q-h.

O fluido então se expande adiabaticamente e sua temperatura cai para a temperatura do reservatório frio, T-c.

Em seguida, é colocado em contato com o reservatório de frio à temperatura T-c e comprimido isotermicamente, rejeitando o calor Q-c.

Finalmente, o gás é isolado termicamente e comprimido adiabaticamente para atingir seu estado inicial na temperatura T-h, completando assim o ciclo.