Sprawność cieplna silnika cieplnego jest miarą wydajności, którą wykonuje się, przyjmując stosunek ilości energii wyprodukowanej do ilości energii cieplnej wprowadzonej ze źródła, wyrażonej zazwyczaj w procentach. Na przykład, jeśli przez paliwo zużyjesz 1000 J energii, a otrzymasz tylko 500 Jouli energii, to wydajność cieplna wynosi 50%.
Silniki cieplne przekształcają każdą wprowadzoną energię cieplną w energię mechaniczną, ale proces ten nie jest całkowicie doskonały; część energii cieplnej jest odprowadzana do środowiska jako ciepło odpadowe, a część z niej jest tracona przez mechaniczne tarcie w samym silniku. Najlepsze silniki cieplne są sprawne w około 50 procentach, co oznacza, że większość wprowadzonej energii termicznej staje się marnotrawstwem zasobów.
Nawet w idealnym, pozbawionym tarcia silniku, drugie prawo termodynamiki nakłada ograniczenia na maksymalną sprawność silnika. Efektywność ta jest znana jako efektywność Carnota, którą można obliczyć, określając najpierw stosunek temperatury bezwzględnej otoczenia, w którym silnik cieplny wydobywa ciepło odpadowe, Tc, i temperaturę absolutną, którą ciepło dostaje do silnika, Th, i odejmuje to. stosunek od 1.
