Cykl Carnota

Spośród wielu cykli przemian termodynamicznych, którym może być poddawany gaz w silniku cieplnym, jest cykl Carnota. Sadi Carnot (1796-1832), to francuski inżynier, który jako pierwszy opracował teoretyczne podstawy silnika cieplnego. Rysunek poniżej przedstawia przemiany w cyklu Carnota na wykresie p = f(V).



Sprawność każdego silnika cieplnego jest:

Sprawność silnika Carnota jest:

Dowód równości V1/V2 = V3/V4 nie jest trudny (wymaga stosowania tylko praw gazowych dla poszczególnych przemian tego cyklu), ale jest żmudny.
Analiza różnorodnych cykli termodynamicznych pozwala stwierdzić, że wszystkie one, poza cyklem Carnota, prowadzą do różnych sprawności (w zależności od substancji roboczej, czyli użytego gazu). Poza tym ze wszystkich cykli silników cieplnych, pracujących między tymi samymi temperaturami, silnik Carnota ma największą sprawność. Z tego powodu teoria silnika opartego na cyklu Carnota ma tak duże znaczenie w teorii silników cieplnych.

W silnikach rzeczywistych oprócz ciepła oddanego chłodnicy następują straty z powodu przewodzenia ciepła przez ścianki cylindrów silnika, nieszczelności i tarcia tłoka... To powoduje, że sprawność silnika rzeczywistego jest mniejsza od sprawności silnika idealnego, jakim jest silnik Carnota:

Mieszanka benzynowa w silniku spalinowym osiąga temperaturę ok. T1=2700K. Temperatura chłodnicy, to temperatura otaczającego powietrza ok. T2=300K). Sprawność takiego silnika pracującego w cyklu Carnota byłaby 89 %. Sprawności rzeczywistych silników są: benzynowych - do 35%, diesla - do 40%, diesla, z tzw. bezpośrednim wtryskiem paliwa, - do 45%.