El ciclo de Carnot se puede considerar como, el ciclo de motor térmico mas eficiente permitido por las leyes físicas. Mientras que la segunda ley de la termodinámica dice que no todo el calor suministrado a un motor térmico, se puede usar para producir trabajo,la eficiencia de Carnot establece el valor límite de la fracción de calor que se puede usar.
En una máquina térmica el ciclo se recorre en sentido horario para que el gas produzca trabajo. Las transformaciones que constituyen el ciclo de Carnot son:
- Expansión isoterma (1-2): al gas absorbe una cantidad de calor Q1 manteniéndose a la temperatura del foco caliente T1.
- Expansión adiabática (2-3): el gas se enfría sin pérdida de calor hasta la temperatura del foco frío T2.
- Compresión isoterma (3-4): el gas cede el calor Q2 al foco frío, sin variar de temperatura.
- Compresión adiabática (4-1): el gas se calienta hasta la temperatura del foco caliente T1, cerrando el ciclo.
Sabemos que el rendimiento de una máquina térmica es:
es sencillo demostrar que :
Rendimiento de una máquina de Carnot : sólo depende de las temperaturas de los focos.
Ninguna máquina funcionando entre dos focos térmicos tiene mayor rendimiento que el de una máquina de Carnot operando entre dichos focos.