Il ciclo Carnot è una trasformazione ciclica importante non solo per lo studio delle trasformazioni nei gas reali ma anche perché permette di definire il limite teorico al rendimento di una macchina termica. Il ciclo è costituito da quattro fasi :
• una espansione isoterma a temperatura T’
• una espansione adiabatica (ovvero senza scambio di calore) che porta il gas su un’altra isoterma a temperatura più bassa
• una compressione isoterma a temperatura T’’ piu bassa
• una compressione adiabatica che riporta il ciclo al punto di partenza
Quindi il gas assorbe calore Q’ ad una temperatura T’ e restituisce calore Q’’ ad una temperatura T’’. Il lavoro L compiuto sarà Q’-Q’’ e il rendimento il rapporto tra L/Q’.
Come si vede il rendimento è sempre inferiore all’unità . Il rendimento può anche essere espresso come rapporto tra (T’-T’’)/T’. Ovvero per aumentare il rendimento di una macchina termica occorre lavorare tra due sorgenti di calore a temperatura quanto più possibile diversa.
Tutte le trasformazioni reali non reversibili hanno cicli interni ad una trasformazione di Carnot e quindi realizzano un rendimento inferiore.
Qualunque ciclo che sia reversibile realizza invece lo stesso rendimento del ciclo di Carnot.
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