Trong tất cả các quá trình nhiệt động tuần hoàn, chu trình Carnot có một ý nghĩa lý thuyết và ứng dụng thực tế đặc biệt. Thường thì nó được gọi là vượt trội, tuyệt vời, lý tưởng, v.v. Và đối với nhiều người, nó thường có vẻ là một cái gì đó bí ẩn và khó hiểu. Tuy nhiên, nếu tất cả các điểm nhấn được đặt chính xác, thì tất cả sự đơn giản, thiên tài và vẻ đẹp của phát minh này, được phát hiện bởi nhà khoa học và kỹ sư người Pháp Sadi Carnot, sẽ ngay lập tức mở ra. Và sẽ trở nên rõ ràng rằng không có gì siêu nhiên trong quá trình anh ấy đề xuất, mà chỉ có việc sử dụng hiệu quả nhất một số quy luật tự nhiên.
Vậy chu trình Carnot nổi tiếng và bí ẩn thực sự là gì? Nó có thể được định nghĩa là một quá trình bán tĩnh dựa trên việc đưa một hệ thống nhiệt động tiếp xúc nhiệt với một cặp bể điều nhiệt có giá trị nhiệt độ ổn định và không đổi. Trong đógiả định rằng nhiệt độ của thiết bị thứ nhất (lò sưởi) vượt quá nhiệt độ của thiết bị thứ hai (tủ lạnh). Chu trình Carnot bao gồm thực tế là đầu tiên một hệ thống nhiệt động lực học, ban đầu có một giá trị nhiệt nhất định, tiếp xúc với một lò sưởi. Sau đó, do áp suất giảm vô hạn chậm vô hạn, nó sẽ gây ra hiện tượng giãn nở gần như tĩnh, kèm theo đó là sự mượn nhiệt từ lò sưởi và khả năng chống lại áp suất bên ngoài.
Sau đó, hệ thống bị cô lập, điều này lại gây ra hiện tượng giãn nở đoạn nhiệt bán tĩnh trong nó cho đến khi nhiệt độ của nó đạt đến nhiệt độ của tủ lạnh. Với kiểu giãn nở này, hệ nhiệt động lực học cũng thực hiện một công nào đó để chống lại áp suất bên ngoài. Ở trạng thái này, hệ thống được đưa vào tiếp xúc với tủ lạnh, và bằng cách liên tục tăng áp suất, nó được nén đến một điểm nhất định, kết quả là sau đó nó chuyển toàn bộ nhiệt năng vay từ bộ gia nhiệt sang bình chứa thứ hai. Chu trình Carnot đặc biệt ở chỗ nó không kèm theo bất kỳ sự mất nhiệt nào. Về mặt lý thuyết, một sơ đồ như vậy có thể được gọi là một cỗ máy chuyển động vĩnh viễn. Điều này là do hiệu suất nhiệt của chu trình Carnot, chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của cặp bình, sẽ luôn cao nhất có thể. Tuy nhiên, vẫn chưa có ai tạo ra được một cỗ máy có hiệu suất nhiệt vượt quá 30% so với quy trình tuần hoàn của Sadi Carnot cho phép.
Và quá trình này được gọi là lý tưởng vì nótốt hơn nhiều so với các chu trình khác là có thể chuyển nhiệt thành công hữu ích. Mặt khác, do những khó khăn trong việc tổ chức và thực hiện các quá trình đẳng nhiệt nên việc ứng dụng nó vào động cơ thực tế là vô cùng khó khăn. Để có hiệu quả truyền nhiệt tối đa, một chiếc máy như vậy phải được cách ly hoàn toàn với môi trường bên ngoài, điều này trong thực tế gần như là không thể.
Chu trình Carnot ngược làm cơ sở cho nguyên tắc hoạt động của máy bơm nhiệt, không giống như tủ lạnh, phải cung cấp năng lượng nhiều nhất có thể cho một số vật nóng, chẳng hạn như hệ thống sưởi. Một phần nhiệt được mượn từ môi trường có nhiệt độ thấp hơn, phần còn lại của năng lượng cần thiết được giải phóng trong quá trình thực hiện công cơ học, chẳng hạn như máy nén.
