Wenn Wissenschaftler Wärmekraftmaschinen untersuchen, kommen sie auf Ideen für Motoren, die eigentlich nicht gebaut werden können. Diese werden als ideale Motoren oder Zyklen bezeichnet. Echte Wärmekraftmaschinen werden oft mit den idealen Motoren oder Zyklen verwechselt, die sie nachzuahmen versuchen.
Typischerweise wird bei der Beschreibung des physikalischen Geräts der Begriff "Motor" verwendet. Bei der Beschreibung des Ideals wird der Begriff "Zyklus" verwendet.
Man könnte sagen, dass der thermodynamische Zyklus ein Idealfall des mechanischen Motors ist. Man könnte auch sagen, dass das Modell nicht ganz perfekt zum mechanischen Motor passt. Die vereinfachten Modelle und die Idealfälle, die sie darstellen können, sind jedoch von großem Nutzen.
Generell gilt: Je größer der Temperaturunterschied zwischen der heißen Quelle und der kalten Senke, desto effizienter ist der Zyklus oder Motor. Auf der Erde ist die kalte Seite eines jeden Wärmekraftmotors auf die Lufttemperatur des Ortes beschränkt, an dem sich der Motor befindet.
Die meisten Anstrengungen zur Verbesserung der Effizienz von Wärmekraftmaschinen gehen in die Erhöhung der Temperatur der Wärmequelle, aber bei sehr hohen Temperaturen beginnt das Metall des Motors weich zu werden.
Der Wirkungsgrad verschiedener Wärmekraftmaschinen, die heute vorgeschlagen oder eingesetzt werden, reicht von 3 Prozent (97 Prozent Abwärme) für den OTEC-Vorschlag zur Meeresenergie, über 25 Prozent für die meisten Automotoren, über 45 Prozent für ein überkritisches Kohlekraftwerk bis hin zu etwa 60 Prozent für eine dampfgekühlte Kombi-Gasturbine. Alle diese Prozesse gewinnen ihren Wirkungsgrad (oder das Fehlen eines solchen) aufgrund des Temperaturabfalls über sie hinweg.
Die am wenigsten effiziente, OTEC, nutzt den Temperaturunterschied zwischen dem Meerwasser an der Oberfläche und dem Meerwasser aus der Tiefe, ein kleiner Unterschied von vielleicht 25 Grad Celsius, so dass die Effizienz gering sein muss.
Die effizienteste, die Kombikraftwerks-Gasturbine verbrennt Erdgas, um Luft auf fast 1530 Grad Celsius zu erhitzen, ein großer Temperaturunterschied von 1500 Grad Celsius, so dass der Wirkungsgrad sehr groß sein kann, wenn der Dampf-Kühlkreislauf hinzukommt.
