Quando gli scienziati studiano i motori termici, vengono fuori con idee per motori che non possono essere effettivamente costruiti. Questi sono chiamati motori o cicli ideali. I motori termici reali sono spesso confusi con i motori o cicli ideali che cercano di imitare.
Di solito quando si descrive il dispositivo fisico si usa il termine 'motore'. Quando si descrive l'ideale si usa il termine 'ciclo'.
Si potrebbe dire che il ciclo termodinamico è un caso ideale del motore meccanico. Si potrebbe anche dire che il modello non corrisponde perfettamente al motore meccanico. Tuttavia, si ottiene molto beneficio dai modelli semplificati e dai casi ideali che possono rappresentare.
In termini generali, maggiore è la differenza di temperatura tra la sorgente calda e il pozzo freddo, più efficiente è il ciclo o il motore. Sulla Terra, il lato freddo di qualsiasi motore termico è limitato alla temperatura dell'aria del luogo in cui si trova il motore.
La maggior parte degli sforzi per migliorare l'efficienza dei motori termici consiste nell'aumentare la temperatura della fonte di calore, ma a temperature molto alte il metallo del motore comincia ad ammorbidirsi.
L'efficienza dei vari motori termici proposti o usati oggi varia dal 3 per cento (97 per cento di calore residuo) per la proposta di potenza oceanica OTEC al 25 per cento per la maggior parte dei motori automobilistici, al 45 per cento per un impianto a carbone supercritico, a circa il 60 per cento per una turbina a gas a ciclo combinato raffreddata a vapore. Tutti questi processi guadagnano la loro efficienza (o la loro mancanza) a causa del calo di temperatura che li attraversa.
Il meno efficiente, OTEC, usa la differenza di temperatura dell'acqua dell'oceano in superficie e l'acqua dell'oceano dalle profondità, una piccola differenza di forse 25 gradi Celsius, e quindi l'efficienza deve essere bassa.
La più efficiente, la turbina a gas a ciclo combinato brucia gas naturale per riscaldare l'aria a quasi 1530 gradi Celsius, una grande differenza di temperatura di 1500 gradi Celsius, e così l'efficienza può essere molto grande quando il ciclo di raffreddamento a vapore viene aggiunto.
