Wanneer wetenschappers warmtemotoren bestuderen, komen zij met ideeën voor motoren die in werkelijkheid niet gebouwd kunnen worden. Dit worden ideale motoren of cycli genoemd. Echte warmtemotoren worden vaak verward met de ideale motoren of cycli die ze proberen na te bootsen.
Wanneer het fysieke apparaat wordt beschreven, wordt gewoonlijk de term "motor" gebruikt. Wanneer het ideaal wordt beschreven, wordt de term "cyclus" gebruikt.
Men zou kunnen zeggen dat de thermodynamische cyclus een ideaal geval is van de mechanische motor. Men zou ook kunnen zeggen dat het model niet helemaal perfect overeenkomt met de mechanische motor. Er is echter veel voordeel te halen uit de vereenvoudigde modellen, en de ideale gevallen die zij kunnen voorstellen.
In het algemeen geldt: hoe groter het temperatuurverschil tussen de warme bron en de koude bron, hoe efficiënter de cyclus of motor. Op aarde is de koude kant van elke warmtemotor beperkt tot de luchttemperatuur van de plaats waar de motor zich bevindt.
De meeste inspanningen om het rendement van warmtemotoren te verbeteren, zijn erop gericht de temperatuur van de warmtebron te verhogen, maar bij zeer hoge temperaturen begint het metaal van de motor zacht te worden.
Het rendement van verschillende warmtemotoren die vandaag de dag worden voorgesteld of gebruikt, varieert van 3% (97% afvalwarmte) voor het OTEC-voorstel voor energie uit de oceaan, 25% voor de meeste automotoren, 45% voor een superkritische kolencentrale, tot ongeveer 60% voor een stoomgekoelde gasturbine met gecombineerde cyclus. Al deze processen winnen aan efficiëntie (of gebrek daaraan) door de temperatuurdaling die ze ondergaan.
De minst efficiënte, OTEC, maakt gebruik van het temperatuurverschil tussen oceaanwater aan de oppervlakte en oceaanwater uit de diepte, een klein verschil van misschien 25 graden Celsius, en dus moet het rendement laag zijn.
De meest efficiënte, de gecombineerde-cyclus gasturbine verbrandt aardgas om lucht te verwarmen tot bijna 1530 graden Celsius, een groot temperatuurverschil van 1500 graden Celsius, en dus kan het rendement zeer groot zijn wanneer de stoomkoelcyclus wordt toegevoegd.
