Bei den Wärmekraftmaschinen wird Wärmeenergie in mechanische Arbeit übergeführt. Der Carnot-Prozess ist eine spezielle Wärmekraftmaschine, bei der die Umwandlung von Wärme in Arbeit mit einem speziell hohen Wirkungsgrad gelingt.
Der Ablauf des Carnotkreisprozess besteht aus vier Schritten und kann am besten im p-V Diagramm demonstriert werden:
Bei einer isothermen Kompression auf der tiefen Temperatur T1 (hier 290, die Masseinheit ist ohne Bedeutung) wird das Gasvolumen verkleinert. Damit das Gas sich nicht erwärmt, muss dabei die Wärmemenge Q1 an ein Kühlmittel abgegeben werden. Im zweiten Schritt erfolgt eine adiabatische Kompression, bei der sich das Gas auf die höhere Temperatur T2 (435) erwärmt.
Dabei ist auch der Gasdruck stark gestiegen, und bei der folgenden isothermen Expansion leistet der Kolben die Arbeit W2. Gleichzeitig muss aber die Temperatur des Gases durch Wärmezufuhr Q2 auf der oberen Temperatur T2 konstant gehalten werden. Schliesslich erfolgt eine adiabatische Expansion auf das Ursprungsvolumen, dabei kühlt sich das Gas auf die Temperatur T1 ab und gibt gleichzeitig weiter Arbeit ab.