سیکل کارنو یک سیکل ترمودینامیکی تئوری است که توسط نیکولاس کارنو در سال 1824 ارائه شد و توسط دیگران توسعه داده شد. سیکل کارنو حد بالایی برای راندمان تأمین می‌کند که هر موتور ترمودینامیکی قدیمی می‌تواند طی تبدیل گرا به کار به آن برسد، به‌طور عکس، راندمان سیستم تبرید در ایجاد یک اختلاف دما با استفاده از کار به سیستم است. سیکل کارنو، یک سیکل حقیقی نبوده و سیکلی تئوری است.

   هر سیستم ترمودینامیکی تنها در یک حالت خاصی موجود است. هنگامی‌که یک سیستم مجموعه‌ای از حالت‌های مختلف را اتخاذ و نهایتاً به حالت اولیه بازمی‌گردد، سیکل ترمودینامیکی صورت گرفته است. در فرایند طی سیکل، سیکل ممکن است کار روی محیط انجام دهد، بنابراین مانند یک موتور حرارتی عمل کند. سیستمی که تحت سیکل کارنو قرارگرفته است، موتور حرارتی کارنو نامیده می‌شود، بااین‌وجود چنین موتور کاملی تنها ساختاری نظری داشته و نمی‌توان در عمل آن را ساخت.

مراحل

1. انبساط هم‌دمای برگشت‌پذیر گاز در دمای داغ (جذب گرمای هم‌دما)
2. انبساط آیزنتروپیک ( آدیاباتیک برگشت‌پذیر) گاز (خروجی کار آیزنتروپیک)
3. تراکم هم‌دمای برگشت‌پذیر گاز در دمای سرد (خروج گرمای هم‌دما)
4. تراکم آیزنتروپیک گاز (ورود کار آیزنتروپیک)

   راندمان این سیکل از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

η=1-T_c/T_h