Замкнутые (циклические) процессы используются при работе всех тепловых машин: двигателей внутреннего сгорания, паровых и газовых турбин, холодильных машин. Для оценки эффективности преобразования внутренней энергии рабочего тела в механическую работу, осуществляемых за цикл, вводится коэффициент полезного действия. КПД теплового двигателя - это отношение полезной работы Ак, выполненной двигателем, к количеству теплоты, полученной от нагревателя. Эффективность теплового двигателя тем будет выше, чем большую полезную работу Ак он может выполнить с тем же количеством теплоты Qj, полученной от нагревателя. Так как Ак = Q1-Q2, с учетом того, что количество теплоты, переданной холодильнике, всегда больше нуля, коэффициент полезного действия любого теплового двигателя меньше 100%. Таким образом, в механическую работу можно превратить только часть количества теплоты, полученное от нагревателя. Во всех машин, кроме тепловых, если бы удалось устранить все потери, КПД был бы равен 100%. Если же в тепловых двигателях устранить все потери, то КПД все равно окажется меньше 100%.
Французский инженер Сади Карно выяснил, при каких же условиях КПД будет максимальным. Он придумал идеальную тепловую машину с идеальным газом в качестве рабочего тела, цикл работы которого состоит из двух изотермических и двух адиабатных процессов. м реальный тепловой двигатель имеет, к сожалению, намного меньше КПД за максимально возможный. Например, для двигателя внутреннего сгорания те ^ = 80%, а реальный КПД - всего около 20%.