Não é possível atingir uma eficiência de 100% em motores térmicos devido às leis da termodinâmica. A eficiência de uma máquina térmica é definida como a razão entre o trabalho realizado pela máquina e o fornecimento de calor e é limitada pela diferença entre as altas e baixas temperaturas da máquina.

O ciclo de Carnot é um ciclo teórico que representa a máquina térmica mais eficiente possível e tem eficiência máxima de 100%. Porém, na prática, nenhuma máquina consegue atingir essa eficiência devido a fatores como atrito e perda de calor.

A segunda lei da termodinâmica afirma que em qualquer máquina térmica, parte do calor deve sempre ser rejeitada para o meio ambiente, e isso reduz a eficiência da máquina. A eficiência de uma máquina térmica pode ser melhorada aumentando a diferença entre as temperaturas altas e baixas, mas isto é limitado por restrições práticas.

Em uma máquina térmica do mundo real, a eficiência máxima que pode ser alcançada fica normalmente em torno de 40-50%.