Zwróćmy uwagę na to, że w trakcie pracy (cyklu) silnika cieplnego (zob. moduł Procesy odwracalne i nieodwracalne, cykl Carnota ) część pobieranego ciepła jest oddawana do zbiornika o niższej temperaturze i w konsekwencji ta ilość ciepła nie jest zamieniana na pracę. Powstaje pytanie, czy można skonstruować urządzenie, które pobierałoby ciepło i w całości zamieniałoby je na pracę? Moglibyśmy wtedy wykorzystać ogromne (z naszego punktu widzenia nieskończone) ilości ciepła zgromadzone w oceanach, które byłyby stale uzupełniane poprzez promieniowanie słoneczne.

Negatywna, niestety, odpowiedź na to pytanie jest zawarta w drugiej zasadzie termodynamiki. Poniżej podane zostały równoważne sformułowania tej zasady:

Oznacza to, że nie możemy zbudować doskonałego silnika cieplnego, bo nie możemy wytwarzać pracy pobierając jedynie ciepło z jednego zbiornika bez oddawania pewnej ilości ciepła do zbiornika zimniejszego.

Wiemy, z doświadczenia, że ciepło przepływa od ciała cieplejszego do ciała zimniejszego. Żeby zmienić ten kierunek musi zostać wykonana praca przez czynnik zewnętrzny. Nie można więc zbudować doskonałej maszyny chłodzącej, która bez dodatkowych efektów (wydatkowania pracy z zewnątrz) przenosiłaby w sposób ciągły ciepło z ciała zimniejszego do cieplejszego.

Oznacza to, że żadna maszyna cieplna nie może mieć sprawności większej od sprawności silnika Carnota.

Termodynamiczna skala temperatur

Przypomnijmy, że sprawność silnika Carnota jest równa \( {\eta =\frac{W}{Q_{{1}}}=\frac{Q_{{1}}-Q_{{2}}}{Q_{{1}}}=\frac{T_{{1}}-T_{{2}}}{T_{{1}}}} \).
Wynika stąd, że

Możemy więc wyznaczyć stosunek temperatur dowolnych zbiorników ciepła mierząc ilość ciepła przenoszoną podczas jednego cyklu Carnota. Wzór ( 1 ) stanowi definicję tak zwanej termodynamicznej skali temperatur.