Сред всички циклични термодинамични процеси, цикълът на Карно има специално теоретично значение и практическо приложение. Често го наричат ненадминат, страхотен, идеален и т. н. И за мнозина като цяло изглежда нещо мистериозно и неразбираемо. Въпреки това, ако всички акценти са правилно поставени, тогава цялата простота, гениалност и красота на това изобретение, което беше открито от френския учен и инженер Сади Карно, веднага ще се отвори. И ще стане ясно, че в предлагания от него процес няма нищо свръхестествено, а само най-ефективното използване на някои природни закони.
И така, какъв всъщност е известният и мистериозен цикъл на Карно? Може да се определи като квазистатичен процес, базиран на привеждане на термодинамична система в термичен контакт с двойка термостатични резервоари с постоянни и стабилни температурни стойности. При коетоприема се, че температурата на първия (нагревател) надвишава тази на втория (хладилник). Цикълът на Карно се състои във факта, че първо термодинамична система, която първоначално има определена топлинна стойност, влиза в контакт с нагревател. След това, чрез безкрайно бавно намаляване на налягането, в него се предизвиква квазистатично разширение, придружено от заемане на топлина от нагревателя и устойчивост на външно налягане.
След това системата се изолира, което отново предизвиква квазистатично адиабатно разширение в нея, докато температурата й достигне тази на хладилника. При този вид разширение, определена работа на устойчивост на външно налягане се извършва и от термодинамичната система. В това състояние системата влиза в контакт с хладилника и чрез непрекъснато увеличаване на налягането се компресира до определена точка, в резултат на което след това напълно прехвърля топлинната енергия, взета от нагревателя, към втория резервоар. Цикълът на Карно е уникален с това, че не е придружен от загуба на топлина. Теоретично такава схема може да се нарече вечен двигател. Това е така, защото топлинната ефективност на цикъла на Карно, в зависимост единствено от температурите на двойката резервоари, винаги ще бъде възможно най-високата. Въпреки това, никой все още не е успял да създаде машина, чиято топлинна ефективност би надвишила тридесет процента от тази, позволена от цикличния процес на Sadi Carnot.
И този процес се нарича идеален, защото тоймного по-добре от другите цикли е в състояние да преобразува топлината в полезна работа. От друга страна, поради трудностите при организиране и провеждане на изотермични процеси, приложението му в реални двигатели е изключително трудно. За максимална ефективност на топлопреминаването, такава машина трябва да бъде напълно изолирана от външната среда, което в действителност е почти невъзможно.
Обратният цикъл на Карно е в основата на принципа на работа на термопомпата, която за разлика от хладилника трябва да дава възможно най-много енергия на някакъв горещ обект, като отоплителна система. Част от топлината се заема от околната среда, която има по-ниска температура, останалата необходима енергия се отделя при извършване на механична работа, като компресор.
