Una máquina térmica es un dispositivo de funcionamiento cíclico que absorbe una cantidad de calor de un foco caliente (por ejemplo, la caldera), realiza un trabajo -w sobre los alrededores, y cede una cantidad de calor a un foco frío.
El rendimiento o eficacia de una máquina térmica es la fracción de energía suministrada que se convierte en trabajo. La máquina consume por ciclo una energía \(q_c\) y realiza un trabajo \(-w\), así que el rendimiento será:
Vamos a expresar el rendimiento en función de las temperaturas del foco caliente y frío.
Como puede apreciarse en el esquema de la máquina térmica,
Sustituyendo w en el rendimiento nos da:
Dado que \(q_F\) es negativo y \(q_c\) positivo el rendimiento siempre es inferior a 1.