Rozpatrzmy schemat pokazany na Rys. 1, w którym silnik o sprawności hipotetycznie większej od silnika Carnota napędza taki silnik Carnota, który pracuje jako chłodnica między tymi samymi zbiornikami ciepła.

Silnik o sprawności \( \eta \) pobiera ze źródła o temperaturze \( T_{1} \) ciepło \( Q_{1} \) i zamienia ją na energię mechaniczną W równą

Jeżeli układ napędowy tej maszyny jest połączony z układem napędowym silnika Carnota, to energia \( W \) zostanie zużyta na napędzanie chłodni Carnota. W wyniku tego do źródła ciepła zostanie dostarczone ciepło \( Q_{1}' \) równe

Ponieważ założyliśmy, że sprawność silnika jest większa od sprawności silnika Carnota \( \eta > \eta' \), to ciepło dostarczone do źródła ciepła jest większe niż ciepło pobrane \( Q_{1}'> Q_{1} \) co oznacza, że w końcowym efekcie ciepło jest przenoszone z chłodnicy do źródła ciepła. Wnioskujemy więc, że jeśli istniałby silnik o sprawności większej od sprawności silnika Carnota, to naruszona zostałaby druga zasada termodynamiki w sformułowaniu: żadna cyklicznie pracująca maszyna nie może bez zmian w otoczeniu przenosić w sposób ciągły ciepła z jednego ciała do drugiego o wyższej temperaturze.