定理定義
卡諾定理是卡諾于1824年在卡諾循環基礎上提出的一條定理，其表述如下：⑴在相同的高溫熱源和相同的低溫熱源間工作的一切可逆熱機其效率都相等，而與工作物質無關。⑵在相同高溫熱源與相同低溫熱源間工作的一切不可逆熱機，其效率都不可能大于可逆熱機的效率。
熱力學
熱力學，全稱熱動力學（法語：thermodynamique，德語：Thermodynamik，英語：thermodynamics，源于古希臘語θερμός及δύναμις）是研究熱現象中物态轉變和能量轉換規律的學科；它着重研究物質的平衡狀态以及與準平衡态的物理、化學過程。熱力學定義許多宏觀的物理量（像溫度、内能、熵、壓強等），描述各物理量之間的關系。熱力學描述數量非常多的微觀粒子的平均行為，其定律可以用統計力學推導而得。
熱力學可以總結為四條定律：
熱力學第零定律定義了溫度這一物理量，指出了相互接觸的兩個系統，熱流的方向。
熱力學第一定律指出内能這一物理量的存在，并且與系統整體運動的動能和系統與與環境相互作用的勢能是不同的，區分出熱與功的轉換。
熱力學第二定律涉及的物理量是溫度和熵。熵是研究不可逆過程引入的物理量，表征系統通過熱力學過程向外界最多可以做多少熱力學功。
熱力學第三定律認為，不可能透過有限過程使系統冷卻到絕對零度。
熱力學可以應用在許多科學及工程的領域中，例如：引擎、相變化、化學反應、輸運現象甚至是黑洞。熱力學計算的結果不但對物理的其他領域很重要，對航空工程、航海工程、車輛工程、機械工程、細胞生物學、生物醫學工程、化學、化學工程及材料科學等科學技術領域也很重要，甚至也可以應用在經濟學中。
定理意義
卡諾定理雖然讨論的是可逆機與不可逆機的熱機效率問題，但它具有非常重大的意義。它在公式中引入了一個不等号。前已述及所有的不可逆過程是互相關聯的。由一個過程的不可逆性可以推斷到另一個過程的不可逆性，因而對所有的不可逆過程就可以找到一個共同的判别準則。由于熱功交換的不可逆，而在公式中所引入的不等号，這對于其它過程（包括化學過程）同樣可以使用。就是這個不等号解決了化學反應的方向問題。同時，卡諾定理在原則上也解決了熱機效率的極限值問題。
應用在燃料電池上
有關卡諾定理是否能應用在燃料電池，至今科學家還沒有達成共識。凱斯西儲大學的教授認為“由于燃料電池中的電化學反應不涉及将熱能轉換為機械能，因此不受卡諾定理的限制”。不過K. T. Jacob及Saurabh Jain則認為“傳統的觀點認為燃料電池不受卡諾定理的限制，不過最近幾篇論文都認為熱力學第二定律不但限制熱機的效率，也以同樣方式限制燃料電池的效率”。
