所有热机中卡诺热机效率最高的是卡诺热机。卡诺热机是一个依卡诺循环运作的理想热机，其基本架构是由尼古拉莱昂纳尔萨迪卡诺在1824年建立，在1857及1866年提出熵的概念时，鲁道夫克劳修斯也对卡诺热机进行数学的阐述。第一阶段，等温可逆膨胀过程，系统从高温热源吸收热量；第二阶段，绝热可逆膨胀过程，系统温度从高降低；第三阶段，等温可逆压缩过程，系统把热量释放给低温热源；第四阶段，绝热可逆压缩过程，系统温度从低升高。