Любой тепловой двигатель представляет собой систему
, которая выполняет некоторое круговой процесс, в ходе цикла рабочее вещество сначала расширяется, а затем сжимается. Чтобы работа за цикл была большая нуля (положительная), цикл должен быть прямым, т.е. по его стадии должны изменяться часовой стрелке.
Для этого давление в процессе расширения должен быть большим, чем при сжатии, а для этого, в свою очередь, рабочем веществе ("рабочему телу") в ходе расширения нужно предоставлять тепло, а в ходе сжатия - отнимать тепло. При этом на координатной плоскости (p, V) кривая расширения будет выше кривой сжатия. Поэтому любой тепловой двигатель состоит из трех структурных элементов - рабочего тела, нагревателя и охладителя. Не все полученное тепло можно использовать для выполнения полезной работы. Часть тепла также должна быть возвращена в окружающую среду.