mesin CARNOT

Mesin Carnot adalah mesin kalor hipotesis yang beroperasi dalam suatu siklus reversibel yang disebut siklus carnot. Model dasar mesin ini dirancang oleh Nicolas Leonard Sadi Carnot, seorang insinyur militer Perancis pada tahun 1824. Model mesin Carnot kemudian dikembangkan secara grafis oleh Emile Clapeyron 1834,  dan diuraikan secara matematis oleh Rudolf Clausius pada 1850an dan1860an. Dari pengembangan Clausius dan Clapeyron inilah konsep dari entropi mulai muncul.

Setiap sistem termodinamika  berada dalam keadaan  tertentu. Sebuah siklus termodinamika  terjadi ketika suatu sistem mengalami rangkaian keadaan-keadaan yang berbeda, dan akhirnya kembali ke keadaan semula. Dalam proses melalui siklus ini, sistem tersebut dapat melakukan usaha  terhadap lingkungannya, sehingga disebut mesin kalor.

Sebuah mesin kalor bekerja dengan cara memindahkan energi dari daerah yang lebih panas ke daerah yang lebih dingin, dan dalam prosesnya, mengubah sebagian energi menjadi usaha mekanis. Sistem yang bekerja sebaliknya, dimana gaya eksternal yang dikerjakan pada suatu mesin kalor dapat menyebabkan proses yang memindahkan energi panas dari daerah yang lebih dingin ke energi panas disebut mesin refrigenerator

gambran siklus pada mesin refrigenerator:

  

keterangan: 
W  = usaha yang dihasilkanQ1 = kalor yang diserap/dimasukkan (J)Q2 = kalor yang hilang/tidak terpakai (J)
T1 = reservoir bersuhu tinggi  (K)
T2 = reservoir bersuhu rendah (K)

Dalam diagram tersebut, sistem "fluida kerja", dapat berupa benda fluida atau uap apapun yang dapat menerima dan memancarkan kalor Q, untuk menghasilkan usaha. Carnot mengusulkan bahwa fluida ini dapat berupa zat apapun yang dapat mengalami ekspansi, seperti uap air, uap alkohol ,uap raksa, gas permanen, udara, dll. 

Sekalipun begitu, pada tahun-tahun awal, mesin-mesin kalor biasanya memiliki beberapa konfigurasi khusus, yaitu Q1 disuplai oleh pendidih, di mana air dididihkan pada sebuah tungku, Q2 biasanya adalah aliran air dingin dalam bentuk embun yang terletak di berbagai bagian mesin. Usaha keluaran W biasanya adalah gerakan piston yang digunakan untuk memutar sebuah engkol, yang selanjutnya digunakan untuk memutar sebuah katrol,. Penggunaannya biasanya untuk mengangkut air dari sebuah pertambangan garam. Carnot sendiri mendefinisikan "usaha" sebagai "berat yang diangkat melalui sebuah ketinggian"