Принцип работы цикла Карно заключается в том, что термодинамическая система выполняет механическую работу за счёт обмена теплотой с двумя тепловыми резервуарами, имеющими постоянные, но различающиеся температуры. 1 Резервуар с более высокой температурой называется нагревателем, а с более низкой температурой — холодильником. 1

Цикл Карно состоит из четырёх обратимых стадий: 1

1. Изотермическое расширение. 1 Рабочее тело приводят в тепловой контакт с нагревателем, от которого оно получает количество теплоты, при этом оно изотермически расширяется, совершая работу. 2
2. Адиабатическое расширение. 2 Рабочее тело охлаждается до определённой температуры. 2
3. Изотермическое сжатие. 12 Рабочее тело приводят в тепловой контакт с холодильником и изотермически сжимают, при этом оно отдаёт холодильнику количество теплоты. 2
4. Адиабатическое сжатие. 12 Рабочее тело сжимается под действием внешней силы без теплообмена с окружающей средой. 1 При этом его температура увеличивается до температуры нагревателя, над телом совершается работа, его энтропия остаётся постоянной. 1

Цикл Карно обратим, и его можно осуществлять в обратной последовательности, при этом часть теплоты передаётся от холодильника к нагревателю за счёт совершаемой в цикле работы. 2