سعدی کارنو در سال ۱۸۲۴ در مقالهای با عنوان «اندیشههایی درباره قدرت محرکه گرما» بیان کرد که:
بازده تمام ماشینهای بازگشت پذیری که بین دماهای یکسانی کار میکنند با هم برابر است و بازده
هیچ ماشین بازگشت ناپذیری، که بین همان دو دما کار میکند، نمیتواند بیشتر از این باشد.
چرخه:
این سیستم شامل مادهای است که انتقال گرما را به عهده دارد (ماده کاری) و از چهار فرآیند بازگشت
پذیر تشکیل شده، شامل دو فرایند هم دما و دو فرایند بیدررو است:
فرایند همدما: گاز در مسیر AB در دمای ثابت TH گرمای QH را از چشمه گرم میگیرد و به طور هم دما
منبسط میشود.
فرایند بیدررو: در مسیر BC ماده کاری به طور بیدررو میشود و به دمای TC میرسد.
فرایند همدما:در مسیر CD، گاز کامل بطور همدما در دمای ثابت TC و با دادن گرمای QC به چشمه سرد
متراکم میشود.
فرایند بیدررو:در مسیر DA نیز ماده کاری به طور بیدررو متراکم میشود و دمایش به TH میرسد.
کارایی در ماشینهای گرمای از رابطه زیر به دست میآید:
که در آن W کاری است که سیستم انجام میدهد و Q[SUB]H[/SUB] گرمای داده شده به سیستم است.
در چرخه کارنو کاری که سیستم انجام میدهد از:
و گرمای داده شده به سیستم از:
و از این دو کارایی چرخه η بدست میآید:
که در آن T[SUB]H[/SUB] دمای چشمه گرم و T[SUB]C[/SUB] دمای چشمه سرد است.