Silnik cieplny to urządzenie działające cyklicznie, które w wyniku wymiany ciepła z otoczeniem wykonuje pracę. Załóżmy, że T1 jest temperaturą źródła ciepła, z którego silnik pobiera ciepło w każdym cyklu pracy, a T2 jest temperaturą chłodnicy, do której silnik oddaje ciepło w każdym cyklu. Zgodnie z zasadami termodynamiki, sprawność η dowolnego silnika pracującego pomiędzy danymi temperaturami źródła ciepła i chłodnicy nie może przekraczać sprawności tzw. silnika idealnego, danej wzorem (temperatury wyrażone są w kelwinach):
ηmax=T1T1−T2
Zaprojektowano dwa różne silniki cieplne S1 oraz S2, w których wykorzystuje się sprężanie i rozprężanie ustalonej masy gazu. Każdy z silników w jednym cyklu pracy pobiera po 100J ciepła ze źródła o temperaturze 477°C i oddaje pewną ilość ciepła (inną dla każdego z silników) do chłodnicy o temperaturze 17°C. Do działania każdego z silników wykorzystano różne cykle termodynamiczne, tak aby:
• w cyklu pracy silnika S1 ilość ciepła oddanego do chłodnicy była możliwie najmniejsza – tzn. tak mała, jak na to pozwalają prawa termodynamiki
• w cyklu pracy silnika S2 praca sił parcia gazu podczas jego rozprężania wynosiła 34,8J, a praca podczas sprężania gazu (przeciwko sile parcia) była równa 8,7J.