Der Carnot-Kreisprozess im Detail

Dem Carnotprozess, der zwischen zwei Tempearturen T1 und T2 abläuft, liegt folgendes Gedankenexperiment zu Grunde: Ein ansonsten vollkommen wärmeisolierter Zylinder ist lediglich die Unterseite mit einem idealen Wärmeleiter verschlossen. In ihm befindet sich ein ideales Gas als Arbeitssubstanz. An der Oberseite des Zylinders befindet sich ein verschiebbarer Stempel.


Die vier Schritte des Carnot-Kreisprozesses

  1. Der Zylinder mit dem Gas wird in Verbindung mit einem Wärmereservoir, das sich auf der hohen Temperatur T1 befindet, gebracht. Das Gas expandiert unter Wärmeaufnahme aus dem Reservoir isotherm, treibt den Stempel nach oben und leistet damit Arbeit.
  2. Nun wird der Zylinder von der Umgebung isoliert. Das Gas expandiert weiter, leistet Arbeit und kühlt sich dabei auf T2 ab.
  3. Der Zylinder wird anschließend auf das Wärmereservoir, das sich auf der niedrigen Temperatur T2 befindet, gesetzt. Unter Arbeitsaufwand wird das Gas isotherm komprimiert und gibt Wärme an das Reservoir ab.
  4. Schließlich wird der Zylinder wieder von der Umgebung isoliert. Das unter Arbeitsaufwand weiter komprimierte Gas erhitzt sich auf T1.

Damit ist der Zyklus abgeschlossen und beginnt von neuem.