Термодинамический КПД определяется как отношение производимой работы к подводимой тепловой энергии в цикле теплового двигателя или отвода тепловой энергии к затраченной работе в холодильном цикле. В термодинамике термический КПД - это безразмерная мера производительности устройства, использующего тепловую энергию, такого как двигатель внутреннего сгорания, паровая турбина или паровой двигатель, например, бойлер, печь или холодильник. Для теплового двигателя термический КПД - это доля энергии, добавленной за счет тепла (первичная энергия), которая преобразуется в чистую выработку (вторичная энергия). В случае цикла охлаждения или теплового насоса термический КПД - это отношение полезной тепловой мощности для обогрева или отвода для охлаждения к подводимой энергии (коэффициент полезного действия).
В замкнутой системе, находящейся в термодинамическом цикле, циклический интеграл теплоты и циклический интеграл работы пропорциональны друг другу при выражении в собственных единицах и равны друг другу при выражении в последовательных (одинаковых) единицах.