Der Carnot-Wirkungsgrad ist der theoretisch mögliche Wirkungsgrad für die Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Energie. Diese Umwandlung findet in einer sogenannten Wärmekraftmaschine statt, welche auf der Grundlage des Carnot-Kreisprozesses arbeitet.
Der Carnot-Kreisprozess durchläuft folgende Einzelschritte:
- Isotherme (konstante Temperatur) Kompression des Arbeitsmediums (oft ein ideales Gas), wobei Abwärme auf niedrigem Temperaturniveau an ein Kühlmedium abgegeben wird
- weitere Kompression, nun aber ohne Wärmeaustausch (adiabatisch)
- isotherme Expansion, wobei Wärme aus einer Hochtemperatur-Wärmequelle aufgenommen und Arbeit geleistet wird
- weitere adiabatische Expansion (ohne Wärmeaustausch) mit Leisten von Arbeit bis zum Erreichen der ursprünglichen Temperatur
Es wird hier angenommen, dass eine Wärmekraftmaschine eine Wärmequelle mit einer oberen Temperatur To (z.B heißer Wasserdampf) und einer niedrigen Temperatur Tu (z.B. Kühlwasser) besitzt. Der Carnot-Wirkungsgrad wird dann als Quotienten der niedrigen Temperatur zur oberen Temperatur angegeben, welcher noch von dem maximalen Wirkungsgrad (1 =100%) abgezogen wird. Der maximale Wirkungsgrad ist hierbei nur theoretisch, jedoch nicht praktisch zu erreichen.
