Carnotův cyklus je teoretický tepelný cyklus, který má ze všech tepelných cyklů nejvyšší tepelnou účinnost. Skládá se ze čtyř dějů, při kterých dochází k výměně tepla s teplým a studeným zásobníkem tepla.

Děje v Carnotově cyklu

Prvně dochází k adiabatické kompresi, při které se nesdílí teplo s okolím. Pak nastává izotermická expanze, při které plyn přijímá teplo z horkého zásobníku a koná práci. Izotermický děj ke zde použit proto, že se při něm veškeré teplo transformuje do práce, nikoliv do zvýšení teploty a vnitřní energie. Poté plyn adiabaticky expanduje. Stejná práce, která se spotřebovala při kompresi se teď vykoná. Nakonec se plyn izotermicky zkomprimuje tím, že odevzdá teplo studenému zásobníku. Získáváme tak kruhový děj (tepelný cyklus), který se skládá z vratných dějů.

Výpočet účinnosti 

Termická účinnost Carnotova cyklu je obecně definována jako podíl získané práce a dodaného tepla. U Carnotova cyklu se tento vztah dá zjednodušit na 1 minus podíl teplot studeného a teplého zásobníku (teploty musím zadat v Kelvinech, jinak dostávám špatný výsledek).

η=1-Tc÷Th

Tato účinnost je největší ze všech právě díky zapojení izotermických dějů, která vykonávají práci nejefektivněji. Vidíme zde také limity účinnosti fyzikální přeměny tepelné energie na mechanickou. Jsme zde omezeni teplotami, což je také jeden z důvodů, proč tepelná energie není příliš kvalitní.