Teoretyczne maksimum sprawności danego silnika cieplnego zależy tylko od temperatur, pomiędzy którymi on pracuje. Sprawność ta jest zwykle obliczana dla idealnego silnika Carnota, jednakże silniki pracujące według innych cykli osiągają także określoną dla danego cyklu maksymalną sprawność zależną od temperatur źródła ciepła i chłodnicy. Maksymalna sprawność danego cyklu osiąga przy odwracalnych przemianach termodynamicznych, kiedy zmiana entropii chłodnicy ma przeciwny znak do zmiany entropii źródła ciepła (tj. ), a łączna entropia układu nie zmienia się. W takim przypadku:
gdzie: – temperatura bezwzględna źródła ciepła, – temperatura bezwzględna chłodnicy. jest dodatnie, kiedy jest ujemne.
W każdym odwracalnym procesie wykonywania pracy entropia cyklu nie wzrasta, ale wysoka entropia źródła ciepła maleje, a rośnie entropia otoczenia (chłodnicy), gdzie oddawane jest ciepło.
Inne definicje Poniżej podane są mniej powszechne definicje silnika cieplnego. 1964 – polski termodynamik Stanisław Ochęduszko zdefiniował silnik cieplny jako „maszyna, która część