Atunci când oamenii de știință studiază motoarele termice, ei vin cu idei pentru motoare care nu pot fi construite. Acestea se numesc motoare sau cicluri ideale. Motoarele termice reale sunt adesea confundate cu motoarele sau ciclurile ideale pe care încearcă să le imite.
În mod obișnuit, atunci când se descrie dispozitivul fizic, se folosește termenul "motor". Atunci când se descrie idealul, se folosește termenul "ciclu".
Se poate spune că ciclul termodinamic este un caz ideal de motor mecanic. Se poate spune, de asemenea, că modelul nu corespunde perfect motorului mecanic. Cu toate acestea, modelele simplificate și cazurile ideale pe care acestea le pot reprezenta aduc multe beneficii.
În termeni generali, cu cât este mai mare diferența de temperatură dintre sursa caldă și radiatorul rece, cu atât este mai eficient ciclul sau motorul. Pe Pământ, partea rece a oricărui motor termic este limitată la temperatura aerului din locul în care se află motorul.
Majoritatea eforturilor de îmbunătățire a eficienței motoarelor termice se concentrează pe creșterea temperaturii sursei de căldură, dar la temperaturi foarte ridicate, metalul motorului începe să se înmoaie.
Eficiența diferitelor motoare termice propuse sau utilizate în prezent variază de la 3% (97% căldură reziduală) pentru propunerea de energie oceanică OTEC, la 25% pentru majoritatea motoarelor auto, la 45% pentru o centrală pe cărbune supercritică și la aproximativ 60% pentru o turbină cu gaz cu ciclu combinat răcit cu abur. Toate aceste procese își câștigă eficiența (sau lipsa acesteia) datorită scăderii temperaturii care le traversează.
Cea mai puțin eficientă, OTEC, folosește diferența de temperatură dintre apa oceanică de la suprafață și apa oceanică din adâncuri, o diferență mică, de aproximativ 25 de grade Celsius, astfel încât eficiența trebuie să fie scăzută.
Cea mai eficientă, turbina cu gaz cu ciclu combinat, arde gazul natural pentru a încălzi aerul la aproape 1530 de grade Celsius, o diferență mare de temperatură de 1500 de grade Celsius, astfel încât eficiența poate fi foarte mare atunci când se adaugă ciclul de răcire cu abur.
