Дослідження будь-якого прямого циклу показує, що для отримання позитивної роботи необхідно до робочого тіла на деякій ділянці циклу підвести теплоту q1 від зовнішнього джерела і відвести на іншій ділянці циклу теплоту q2 зовнішньому джерелу теплоти. При цьому на шляху AEB робоче тіло зробить роботу розширення lроз= пл.АЕВСD, а на шляху ВКА — роботу стиснення lст=АКВСD. В результаті здійснення прямого циклу на зовні буде віддана позитивна робота,яка дорівнює різниці між роботою розширення і стиснення. Ця робота lкор = lроз – lст
Співвідношення між кількістю теплоти q1 і q2 і корисною роботою lкор визначається1-м законом ТТД: Q=Q1 – Q2 = U2 – U1 + Lц, (5.1)
Оскільки в циклі кінцевий стан тіла співпадає з початковим, то зміна внутрішньої енергії робочого тіла не відбувається (зважаючи на здійснення кругового процесу і того, що внутрішня енергія є функцією стану) і дорівнює 0, тому (U2 = U1; U2 - U1 = 0)
q1 - q2 = lц, ( 5.2)
Чим більше підведена теплота q1, і ніж менше відведена q2, тим більше кількість теплоти перетворюється в циклі в роботу, а отже, тим вище ефективність циклу.
Ступінь досконалості перетворення теплоти в механічну роботу в ТД циклі оцінюється термічним коефіцієнтом корисної дії. Термічним ККД 
ТД циклу називається відношення роботи, здійсненої в прямому оборотному термодинамічному циклі, до теплоти, повідомленої робочому тілу від зовнішніх джерел:
, (5.3)
Термічний ККД циклу показує, яку кількість одержаної теплоти машина перетворює на роботу в конкретних умовах протікання ідеального циклу. Чим більше, тим досконаліше цикл і теплова машина. Значення термічного ККД завжди менше 1. Якби 
=1, то або q1 = ∞, або q2=0, що на практиці нездійсненно, оскільки q1 = 
суперечить здоровому глузду, а q2 = 0 – суперечить II-му закону ТТД.
Розглянемо тепер зворотній цикл, який проходить в напрямі проти годинникової стрілки і зображується в p1 v, - діаграмі (мал. 5.1) пл.АЕВК. Розширення робочого тіла в цьому циклі здійснюється при нижчій температурі, ніж стиснення і робота розширення пл. AKBM виходить менше роботи стиснення пл. AEBMN.
У зворотньому циклі від холодного джерела з температурою Т2, підводиться до робочого тіла теплота q2 і витрачається робота lц,що переходить в рівну кількість теплоти, які разом передаються гарячому джерелу з температурою Т1: 
, (5.4)
Таким чином, при витраті ззовні роботи, теплота перетікатиме від холодного джерела до гарячого.
Ступінь досконалості зворотнього циклу визначається холодильним коефіцієнтом 
. Холодильний коефіцієнт циклу є відношенням кількості теплоти q2, відведеній в зворотному термодинамічному циклі від охолоджуваної системи до роботи lц, витраченій в цьому циклі:
, (5.5)
Холодильний коефіцієнт показує, що перехід теплоти з вищого на нижчий рівень не є процесом мимовільним і може бути здійснений лише за наявності компенсуючого процесу — перетворення певної кількості роботи в теплоту,яка передається потім гарячому теплоприймачу разом з теплотою, яку забираютьу холодного джерела теплоти.
На відміну від циклу теплового двигуна, холодильний коефіцієнт може бути і менше і більше і рівний 1.
