Quando se discute máquinas de Carnot, geralmente afirma- se que a máquina operando em tal ciclo esteja em equilíbrio térmico com a fonte e com o sumidouro durante os processos de adição e de rejeição de calor, respectivamente. Ou seja, e , de modo que não há nenhuma irreversibilidade externa. Nesse caso, a eficiência térmica da máquina de Carnot pode ser representada por .

Na realidade, porém, precisamos manter uma diferença razoável de temperatura entre os dois meios de transferência de calor a fim de obter uma taxa aceitável de transferência de calor por uma área de superfície finita do trocador de calor. As taxas de transferência de calor aqui envolvidas podem ser expressas por

Onde e são, respectivamente, o coeficiente de transferência de calor e a área de superfície de transferência de calor. Considerando que os valores de são fixos, demonstre que a potência produzida será máxima quando

Além disso, demonstre que a potência líquida máxima nesse caso é

Para um ciclo reversível, temos:

mas,

Substituindo na relação acima os rendimentos:

E resolvendo para temos,

(2)

Agora devemos substituir a equação (2) na (1):

(3)

Devemos ainda tomar a derivada parcial mantendo todo o resto constante e defini-la como zero, temos:

(4)

Por fim, substituindo (4) em (3), temos a potência máxima líquida de saída,