Рабочее тело теплового двигателя, получая от нагревателя количество теплоты и отдавая количество теплоты холодильнику, совершает работу:
Отношение совершённой полезной работы двигателя к энергии, полученной от нагревателя, называют коэффициентом полезного действия (КПД) теплового двигателя:
КПД теплового двигателя всегда меньше 100 %.
КПД первых паровых машин составлял около 1 %, а КПД современных двигателей внутреннего сгорания достигает 35–40 %.