När forskarna studerar värmemotorer kommer de på idéer om motorer som egentligen inte kan byggas. Dessa kallas ideala motorer eller cykler. Verkliga värmemotorer förväxlas ofta med de ideala motorer eller cykler som de försöker efterlikna.
När man beskriver den fysiska enheten används vanligtvis termen "motor". När man beskriver idealet används termen "cykel".
Man kan säga att den termodynamiska cykeln är ett idealfall av den mekaniska motorn. Man kan också säga att modellen inte helt och hållet motsvarar den mekaniska motorn. Man kan dock dra stor nytta av de förenklade modellerna och de idealfall som de kan representera.
Generellt sett gäller att ju större temperaturskillnaden är mellan den varma källan och den kalla sänkan, desto effektivare är cykeln eller motorn. På jorden är den kalla sidan av en värmemotor begränsad till lufttemperaturen på den plats där motorn är placerad.
De flesta ansträngningar för att förbättra värmemotorernas effektivitet går ut på att öka värmekällans temperatur, men vid mycket höga temperaturer börjar motorns metall mjukna.
Verkningsgraden hos olika värmemotorer som föreslås eller används idag varierar från 3 procent (97 procent spillvärme) för OTEC-förslaget om havskraft till 25 procent för de flesta bilmotorer, 45 procent för ett superkritiskt kolkraftverk och cirka 60 procent för en ångkyld gasturbin med kombinerad cykel. Alla dessa processer får sin effektivitet (eller brist på effektivitet) på grund av temperaturfallet över dem.
Den minst effektiva, OTEC, använder temperaturskillnaden mellan havsvatten på ytan och havsvatten på djupet, en liten skillnad på kanske 25 grader Celsius, och därför måste effektiviteten vara låg.
Den mest effektiva gasturbinen med kombinerad cykel förbränner naturgas för att värma upp luften till nästan 1530 grader Celsius, en stor temperaturskillnad på 1500 grader Celsius, vilket gör att verkningsgraden kan bli mycket stor när ångkylningscykeln läggs till.
