الكفاءة المثالية
حسنا الآن سوف نقوم بشرح ماكنة كارنو وتوضيح أهميتها حيث إن ماكنة كارنو هي
ماكنة مثالية تعمل بين مستودعين حراريين درجة حرارتهما TH و TC تعطي الكفاءة القصوى لأي محرك حقيقي يعمل بين نفس المستودعين.
هذا هو محرك كارنو فهو يضع القيمة العظمى للكفاءة لأي محرك تقوم أي شركة بإنتاجه يعمل بين مستودعين حراريين فلا يمكن أن تكون اكبر من كفاءة محرك كارنو.
قد يخطر على بالنا سؤال هام وهو لماذا لا نستطيع أن نحصل على محرك بكفاءة 100% حيث يتضح من معادلة الكفاءة انه يمكن ذلك بان نجعل كمية الحرارة المفقودة للمستودع البارد QC تساوي صفر.
هذا مستحيل أن يحدث لأنه لا يمكن أن يعمل محرك خلال دورة يتم فيها تحويل كمية الحرارة QH بالكامل إلى شغل W وهذا ما نص عليه القانون الثاني للديناميكا الحرارية حسب صيغة بلانك-كلفن.
لو نظرت للشكل أعلاه حيث على اليسار مثال تجريبي لما يحدث في المحرك الحراري لنقرب فكرة استحالة الحصول على محرك بدون أن يكون هناك فقد في كمية الحرارة حيث إن المروحة التي توجد عند المصب المائي تدور نتيجة لتدفق الماء من الأعلى إلى الأسفل ولا يمكن بأي حال من الأحوال أن نحصل على حركة للمروحة بدون سقوط الماء إلى الأرض.
في سنة 1824 قام العالم الفرنسي Sadi Carnot 1796–1832 وللعلم حرف t لا يلفظ فنقول كارنو بتصميم دورة لماكنة حرارية مثالية، بحيث انه لا يمكن بأي حال من الأحوال تصميم ماكنة حرارية تعمل بين مستودعين حراريين أن تكون كفاءتها أعلى من كفاءة ماكنة كارنو التي تعمل بين نفس المستودعين الحراريين.
افترض كارن وان الدورة المثالية لمحركه الحراري المثالي تتألف من أربعة مراحل يتم فيها تمرير النظام عبر دورة كاملة يتم امتصاص حرارة وفقد حرارة والحصول على شغل كيف ذلك دعونا لنرى تفاصيل هذه الدورة.