Тепловой двигатель может работать только в замкнутом цикле, потому что это необходимо для выполнения второго закона термодинамики. 1

Согласно этому закону, теплота самопроизвольно не передаётся от холодных тел к тёплым. 1 Чтобы газ выполнял работу, его нужно нагревать, а затем охлаждать, чтобы привести в исходное состояние. 1

Таким образом, замкнутый цикл позволяет на разных этапах работы двигателя выполнять второй закон термодинамики: теплота переходит от нагревателя к рабочему телу и от рабочего тела к холодильнику. 1

Кроме того, в замкнутом цикле рабочее тело приводится в начальное состояние, поэтому изменение внутренней энергии газа равно нулю. 2

Таким образом, замкнутый цикл обеспечивает баланс энергии в цикле теплового двигателя и позволяет использовать внутреннюю энергию для совершения работы. 2