Det är inte möjligt att uppnå en verkningsgrad på 100 procent i värmemotorer på grund av termodynamikens lagar. Verkningsgraden hos en värmemotor definieras som förhållandet mellan det arbete som utförs av motorn och värmetillförseln, och den begränsas av skillnaden mellan motorns höga och låga temperatur.

Carnot-cykeln är en teoretisk cykel som representerar den mest effektiva möjliga värmemotorn, och den har en maximal verkningsgrad på 100 %. Men i praktiken kan ingen motor nå denna verkningsgrad på grund av faktorer som friktion och värmeförlust.

Termodynamikens andra lag säger att i alla värmemotorer måste en del värme alltid kasseras till omgivningen, och detta minskar motorns effektivitet. Effektiviteten hos en värmemotor kan förbättras genom att öka skillnaden mellan de höga och låga temperaturerna, men detta begränsas av praktiska begränsningar.

I en verklig värmemotor är den maximala verkningsgraden som kan uppnås vanligtvis runt 40-50%.