Kõigi tsükliliste termodünaamiliste protsesside hulgas on Carnot' tsüklil eriline teoreetiline tähendus ja praktiline rakendus. Sageli nimetatakse seda ületamatuks, suurepäraseks, ideaalseks jne. Ja paljude jaoks tundub see üldiselt olevat midagi salapärast ja arusaamatut. Kui aga kõik aktsendid on õigesti paigutatud, avaneb koheselt selle leiutise lihtsus, geniaalsus ja ilu, mille avastas prantsuse teadlane ja insener Sadi Carnot. Ja saab selgeks, et tema pakutud protsessis pole midagi üleloomulikku, vaid on ainult mõne loodusseaduse kõige tõhusam kasutamine.
Mis siis kuulus ja salapärane Carnot' tsükkel tegelikult on? Seda võib määratleda kui kvaasistaatilise protsessi, mis põhineb termodünaamilise süsteemi viimisel termilisele kontaktile paari termostaatpaagiga, millel on konstantsed ja stabiilsed temperatuuriväärtused. Kuseeldatakse, et esimese (küttekeha) temperatuur ületab teise (külmiku) oma. Carnot' tsükkel seisneb selles, et kõigepe alt puutub küttekehaga kokku termodünaamiline süsteem, millel on algselt teatud soojusväärtus. Seejärel põhjustab rõhu lõpmatult aeglane vähenemine selles kvaasistaatilise paisumise, millega kaasneb soojuse laenamine küttekehast ja vastupidavus välisrõhule.
Pärast seda süsteem isoleeritakse, mis taas põhjustab selles kvaasistaatilise adiabaatilise paisumise, kuni selle temperatuur jõuab külmiku temperatuurini. Seda tüüpi paisutamise korral teostab termodünaamiline süsteem ka teatud vastupidavustööd välisrõhule. Selles olekus süsteem viiakse kontakti külmikuga ning rõhku pidev alt tõstes surutakse see teatud punktini kokku, mille tulemusena kannab see seejärel täielikult kerisest laenatud soojusenergia teise reservuaari. Carnot' tsükkel on ainulaadne selle poolest, et sellega ei kaasne soojuskadu. Teoreetiliselt võib sellist skeemi nimetada igiliikuriks. Seda seetõttu, et Carnot' tsükli termiline kasutegur, olenev alt ainult paagipaari temperatuuridest, on alati kõrgeim võimalik. Kuid kellelgi pole veel õnnestunud luua masinat, mille soojuslik kasutegur ületaks Sadi Carnot' tsüklilise protsessiga lubatust kolmkümmend protsenti.
Ja seda protsessi nimetatakse ideaalseks, kuna seepalju paremini kui teised tsüklid suudab soojust kasulikuks tööks muuta. Teisest küljest on isotermiliste protsesside korraldamise ja läbiviimise raskuste tõttu selle rakendamine reaalsetes mootorites äärmiselt keeruline. Maksimaalse soojusülekande efektiivsuse saavutamiseks peab selline masin olema väliskeskkonnast täielikult isoleeritud, mis tegelikkuses on peaaegu võimatu.
Tagurpidine Carnot tsükkel on aluseks soojuspumba tööpõhimõttele, mis erinev alt külmikust peab andma võimalikult palju energiat mõnele kuumale objektile, näiteks küttesüsteemile. Osa soojusest laenatakse keskkonnast, mille temperatuur on madalam, ülejäänud vajaminev energia vabaneb mehaaniliste tööde, näiteks kompressori, tegemisel.
