Starp visiem cikliskajiem termodinamiskajiem procesiem Karno ciklam ir īpaša teorētiska nozīme un praktisks pielietojums. Bieži vien to sauc par nepārspējamu, lielisku, ideālu utt. Un daudziem tas vispār šķiet kaut kas noslēpumains un nesaprotams. Taču, ja visi akcenti ir pareizi novietoti, tad uzreiz pavērsies visa šī izgudrojuma vienkāršība, ģenialitāte un skaistums, ko atklājis franču zinātnieks un inženieris Sadi Karno. Un kļūs skaidrs, ka viņa ierosinātajā procesā nav nekā pārdabiska, bet tikai dažu dabas likumu visefektīvākā izmantošana.
Kas tad īsti ir slavenais un noslēpumainais Carnot cikls? To var definēt kā kvazistatisku procesu, kura pamatā ir termodinamiskās sistēmas nonākšana termiskā kontaktā ar termostatisko tvertņu pāri ar nemainīgām un stabilām temperatūras vērtībām. Kurātiek pieņemts, ka pirmā (sildītāja) temperatūra pārsniedz otrā (ledusskapja) temperatūru. Karno cikls sastāv no tā, ka vispirms termodinamiskā sistēma, kurai sākotnēji ir noteikta termiskā vērtība, nonāk saskarē ar sildītāju. Tad, bezgalīgi lēni samazinot spiedienu, tajā tiek izraisīta kvazistatiska izplešanās, ko pavada siltuma aizgūšana no sildītāja un izturība pret ārējo spiedienu.
Pēc tam sistēma tiek izolēta, kas atkal izraisa tajā kvazistatisku adiabātisku izplešanos, līdz tās temperatūra sasniedz ledusskapja temperatūru. Ar šāda veida izplešanos noteiktu pretestības darbu pret ārējo spiedienu veic arī termodinamiskā sistēma. Šādā stāvoklī sistēma nonāk saskarē ar ledusskapi, un, nepārtraukti palielinot spiedienu, tā tiek saspiesta līdz noteiktam punktam, kā rezultātā tā pēc tam pilnībā pārnes no sildītāja aizņemto siltumenerģiju uz otro rezervuāru. Carnot cikls ir unikāls ar to, ka to nepavada nekādi siltuma zudumi. Teorētiski šādu shēmu var saukt par mūžīgo kustību mašīnu. Tas ir tāpēc, ka Carnot cikla termiskā efektivitāte, atkarībā tikai no tvertnes pāra temperatūras, vienmēr būs visaugstākā iespējamā. Tomēr nevienam vēl nav izdevies izveidot iekārtu, kuras termiskā efektivitāte pārsniegtu trīsdesmit procentus no tās, ko pieļauj Sadi Carnot cikliskais process.
Un šo procesu sauc par ideālu, jo tasdaudz labāk nekā citi cikli spēj pārvērst siltumu lietderīgā darbā. No otras puses, izotermisko procesu organizēšanas un veikšanas grūtību dēļ tā pielietošana reālos dzinējos ir ārkārtīgi sarežģīta. Lai nodrošinātu maksimālu siltuma pārneses efektivitāti, šāda iekārta ir pilnībā jāizolē no ārējās vides, kas patiesībā ir gandrīz neiespējami.
Apgrieztais Karno cikls ir pamatā siltumsūkņa darbības principam, kuram atšķirībā no ledusskapja ir jādod pēc iespējas vairāk enerģijas kādam karstam objektam, piemēram, apkures sistēmai. Daļa siltuma tiek aizņemta no apkārtējās vides, kurā ir zemāka temperatūra, pārējā nepieciešamā enerģija tiek atbrīvota, veicot mehāniskus darbus, piemēram, kompresoru.
