Termodynamiikka on fysiikan osa-alue, joka käsittelee systeemin energiaa ja työtä.Termodynamiikka käsittelee systeemin suuren mittakaavan reaktioita, joita voimme havainnoida ja mitata kokeissa.Aerodynamiikan tutkijoina olemme eniten kiinnostuneita työntövoimajärjestelmien termodynamiikasta ja suurten nopeuksien virtauksista.Ymmärtääksemme työntövoimajärjestelmän toimintaa meidän on opiskeltava kaasujen termodynamiikan perusteita.
Kaasuilla on erilaisia ominaisuuksia, joita voimme havainnoida aisteillamme, kuten kaasun paine p,lämpötila T,massa ja tilavuus V, joka sisältää kaasua.Huolellisessa tieteellisessä havainnoinnissa on todettu, että nämä muuttujat ovat yhteydessä toisiinsa, ja näiden ominaisuuksien arvot määräävät kaasun tilan.Termodynaaminen prosessi, kuten kaasun lämmittäminen tai puristaminen, muuttaa tilamuuttujien arvoja tavalla, jota termodynamiikan lait kuvaavat. Kaasun tekemä työ ja kaasuun siirtyvä lämpö riippuvat kaasun alku- ja lopputilasta sekä prosessista, jota käytetään tilan muuttamiseen.
On mahdollista suorittaa sarja prosesseja, joissa tila muuttuu jokaisen prosessin aikana, mutta kaasu palaa lopulta alkuperäiseen tilaansa. Tällaista prosessisarjaa kutsutaan sykliksi, ja se muodostaa perustan moottorien ymmärtämiselle. Carnotin sykli on yksi termodynaamisista perussykleistä, ja se kuvataan tällä verkkosivulla. Käytämme ap-V-diagrammia kuvaamaan Carnot’n syklin eri prosesseja. Kierto alkaa kaasulla, joka on kuvassa keltaisella värillä merkitty ja joka on suljettu sinisellä värillä merkittyyn sylinteriin. Sylinterin tilavuutta muutetaan liikkuvan punaisen männän avulla, ja painetta muutetaan asettamalla painoja männän päälle. Meillä on kaksi lämmönlähdettä; punainen on nimellislämpötilaltaan 300 astetta ja violetti 200 astetta. Aluksi kaasu on tilassa 1 korkeassa lämpötilassa,korkeassa paineessa ja pienessä tilavuudessa.
- Ensimmäinen kaasulle suoritettava prosessi on isoterminen paisunta. 300-asteinen lämmönlähde saatetaan kosketuksiin sylinterin kanssa ja paino poistetaan, mikä alentaa kaasun painetta. Lämpötila pysyy vakiona, mutta tilavuus kasvaa. Prosessin aikana tilasta 1 tilaan 2 siirretään lämpöä lähteestä kaasuun lämpötilan ylläpitämiseksi. Huomioidaan lämmön siirtyminen Q1:n kautta kaasuun.
- Toinen kaasulle suoritettava prosessi on adiabaattinen laajeneminen. Adiabaattisen prosessin aikana kaasuun ei siirry lämpöä. Paino poistuu, mikä alentaa kaasun painetta. Lämpötila laskee ja tilavuus kasvaa, kun kaasu laajenee täyttääkseen tilavuuden. Prosessin aikana tilasta 2 tilaan 3 ei siirry lämpöä.
- Kolmas kaasulle suoritettava prosessi on isoterminen puristus. 200-asteinen lämmönlähde saatetaan kosketuksiin sylinterin kanssa ja lisätään painoa, mikä nostaa kaasun painetta. Lämpötila pysyy vakiona, mutta tilavuus pienenee. Prosessin aikana tilasta 3 tilaan 4 siirretään lämpöä kaasusta lämmönlähteeseen lämpötilan ylläpitämiseksi. Huomataan lämmön siirtyminen Q2:lla pois kaasusta.
- Neljäs kaasulle suoritettava prosessi on adiabaattinen puristus. Painoa lisätään, mikä nostaa kaasun painetta. Lämpötila nousee ja tilavuus pienenee kaasun puristuessa. Prosessin aikana tilasta 4 tilaan 1 ei siirry lämpöä.
Viidennen prosessin lopussa kaasun tila on palannut alkuperäiseen tilaansa ja sykli voidaan toistaa niin usein kuin halutaan. Syklin aikana kaasu on tuottanut työtä W, ja työn määrä on yhtä suuri kuin prosessikäyrien rajaama pinta-ala.Termodynamiikan ensimmäisen lain mukaan tuotetun työn määrä on yhtä suuri kuin prosessin aikana siirretty nettolämpö:
W = Q1 – Q2
Carnot’n sykli on toiminut moottorina, joka on muuttanut kaasuun prosessien aikana siirretyn lämmön hyödylliseksi työksi. SamankaltainenBraytonin sykliselittää, mitenagasturbiinimoottori toimii, jaOtton sykliselittää, mitenpolttomoottori toimii.
Toiminnot:
Ohjattuja kierroksia
Navigointi.. 
Aloittelijan oppaan etusivu