L'efficienza standard dell'aria di un motore termico è definita come il rapporto tra il lavoro netto prodotto e l'apporto di calore. Rappresenta la massima efficienza che può essere raggiunta da un motore termico che funziona tra due limiti di temperatura specificati, presupponendo l'assenza di perdite o irreversibilità.
Il ciclo di Carnot è un ciclo termodinamico teorico che descrive il modo più efficiente per convertire il calore in lavoro. Si compone di quattro processi:due processi isotermici e due processi adiabatici. Anche il ciclo Stirling è un ciclo termodinamico teorico, ma utilizza due processi isotermici e due processi a volume costante.
L’efficienza standard dell’aria del ciclo di Carnot è data da:
η_Carnot =1 - (T_L/T_H)
dove T_H è la temperatura più alta e T_L è la temperatura più bassa del ciclo.
L’efficienza standard dell’aria del ciclo Stirling è data da:
η_Stirling =1 - (T_L/T_H) * (V_1/V_2)^γ
dove γ è il rapporto dei calori specifici, V_1 è il volume del fluido di lavoro all'inizio del processo di compressione e V_2 è il volume del fluido di lavoro alla fine del processo di compressione.
Confrontando le due equazioni, è chiaro che il ciclo di Carnot ha un’efficienza standard dell’aria maggiore rispetto al ciclo Stirling. Questo perché il ciclo di Carnot utilizza due processi isotermici, che sono più efficienti dei processi a volume costante utilizzati nel ciclo Stirling.
