Mesin Carnot

Mesin Carnot

Mesin Carnot adalah mesin kalor  yang beroperasi dalam suatu siklus reversibel yang disebut . Mesin kalor merupakan suatu sistem yang dapat melakukan usaha terhadap lingkungannya. Sementara suatu sistem dapat disebut sebagai siklus jika suatu sistem tersebut mengalami rangkaian keadaan yang berbeda dan berujung pada keadaan semula.

Sebuah mesin kalor bekerja dengan cara memindahkan energi dari daerah yang bertemperatur tinggi ke tempat bertemperatur rendah, dan dalam prosesnya, mengubah sebagian energi menjadi usaha mekanis. Sistem yang bekerja sebaliknya, dimana gaya eksternal yang dikerjakan pada suatu mesin kalor dapat menyebabkan proses yang memindahkan energi panas dari daerah yang lebih dingin ke daerah yang lebih panas disebut mesin .

Pada tulisan Sadi Carnot berjudul Pemikiran tentang Daya Penggerak dari Api (Réflexions sur la Puissance Motrice du Feu), diilustrasikan ada dua benda A danB, yang temperaturnya dijaga selalu tetap, dimana A memiliki temperatur lebih tinggi daripada B. Kita dapat memberikan atau melepaskan kalor pada atau dari kedua benda ini tanpa mengubah suhunya, dan bertindak sebagai dua reservoir . Carnot menyebut benda A "tungku" dan benda B"kulkas". Carnot lalu menjelaskan bagaimana kita bias memperoleh daya penggerak , dengan cara memindahkan sejumlah tertentu kalor dari reservoir A ke B.

Diagram modern

Dibawah ini adalah diagram mesin Carnot sebagaimana biasanya dimodelkan dalam pembahasan modern

Diagram mesin Carnot (modern)

Pada diagram mesin Carnot modern, kalor mengalir dari reservoir bersuhu tinggi T_H melalui "fluida kerja", menuju reservoir dingin T_C, dan menyebabkan fluida kerja memberikan usaha mekanis kepada lingkungan, melalui siklus penyusutan (kontraksi) dan pemuaian (ekspansi).

Dalam diagram tersebut, sistem ("fluida kerja"), dapat berupa benda  atau  apapun yang dapat menerima dan memancarkan Q, untuk menghasilkan usaha. Carnot mengusulkan bahwa fluida ini dapat berupa zat apapun yang dapat mengalami ekspansi, seperti , uap , uap , gas permanen, udara, dll. Sekalipun begitu, pada tahun-tahun awal, mesin-mesin kalor biasanya memiliki beberapa konfigurasi khusus, yaitu Q_H disuplai oleh pendidih, di mana  didihkan pada sebuah tungku, Q_C biasanya adalah aliran air dingin dalam bentuk embun yang terletak di berbagai bagian mesin. Usaha keluaran W biasanya adalah gerakan  yang digunakan untuk memutar sebuah engkol, yang selanjutnya digunakan untuk memutar sebuah . Penggunaannya biasanya untuk mengangkut air dari sebuah pertambangan . Carnot sendiri mendefinisikan "usaha" sebagai "berat yang diangkat melalui sebuah ketinggian".