in de thermodynamica een vierdelig fundamenteel kringproces dat door elk willekeurig thermofysisch stelsel kan worden doorlopen; genoemd naar N.L.S.Carnot. Onderstel een systeem (een hoeveelheid gas) en twee warmtereservoirs R1 en R2, beide op een constante absolute temperatuur T1 resp.
T2. De cyclus van Carnot laat zich nu als volgt formuleren (zie diagram):A-B: Het systeem neemt warmte op van het reservoir R1 (temperatuur T1) en wordt isotherm geëxpandeerd van een volume VA naar een volume VB. De hierbij door het systeem te verrichten arbeid wordt door R1 in de vorm van een hoeveelheid warmte Q1 geleverd.
B-C: De opname van warmte van R1 wordt onderbroken en het systeem wordt vervolgens adiabatisch geëxpandeerd waarbij de temperatuur van T1 daalt tot T2.
C-D: Het systeem staat warmte af aan R2 (temperatuur T2) en wordt isotherm samengeperst. De op het systeem uitgeoefende arbeid wordt hierbij in de vorm van een hoeveelheid warmte Q2 aan R2 afgestaan.
D-A: De warmte-afgifte aan R2 wordt weer onderbroken en het systeem wordt adiabatisch samengeperst tot het beginvolume VA. De temperatuur stijgt hierbij weer tot T1.
De tijdens de gehele cyclus door het systeem verrichte arbeid is A=Q1.(T1-T2)/T1. De aan R1 onttrokken hoeveelheid warmte Q1 is dus slechts voor een deel in arbeid omgezet. De rest Q2=Q1-A wordt aan R2 toegevoerd.
Men noemt nu r = (T1-T2)/T1 het carnot-rendement.
Dit rendement wordt alleen bereikt als het beschreven proces reversibel (omkeerbaar) wordt uitgevoerd. In de praktijk zal het rendement altijd lager zijn. Machines die een carnot-cyclus in de omgekeerde richting doorlopen, werken als een warmtepomp (koelmachine). In dit geval wordt aan het reservoir R2 warmte onttrokken en aan R1 toegevoerd.
Zoals uit de gegeven formule blijkt, is het carnot-rendement onafhankelijk van het systeem. Het is daarom een maximum voor alle echte warmtemotoren en kan alleen bereikt worden als de beschreven processen omkeerbaar worden uitgevoerd. Het carnot-rendement legt precies vast welk deel van de warmte kan worden omgezet in arbeid. Het rendement van een warmtemotor kan in de praktijk alleen worden verhoogd door de temperatuur T1 van R1 hoger te maken, en/of de temperatuur T2 van R2 lager te maken. Zo vindt men voor een stoommachine onder normale omstandigheden T1 = 100 °C , T2 = 20 °C , r = 80/373 = 22 %. Deze waarde van r kan verhoogd worden door oververhitting van de waterdamp.
