A máquina térmica que opera segundo o ciclo de Carnot é uma máquina térmica ideal e o trabalho líquido de uma 'máquina térmica real' sempre será maior que o da 'máquina térmica de Carnot'.

As máquinas térmicas podem operar segundo os ciclos termodinâmicos de refrigeração ou de potência.

Em uma máquina térmica o trabalho pode ser facilmente convertido em calor, mas para realizar o processo contrário é necessário o uso de dispositivos especiais, sendo a eficiência da máquina térmica independente da diferença de temperatura entre as fontes quentes e frias.

As máquinas térmicas podem ser classificadas em máquinas térmicas de ciclo aberto e de ciclo fechado. O ar-condicionado e as centrais de vapor são exemplos de máquina térmica de ciclo aberto e os motores a combustão externa e interna são exemplos de máquina térmica de ciclo fechado.

O trabalho líquido de uma máquina térmica será sempre menor que a quantidade de calor fornecida ao sistema, visto que nem todo o calor transferido será convertido em trabalho e a fração do calor convertida em trabalho é chamada de eficiência térmica.