Регенератор повышает КПД, избавляя двигатель от внешних теплопередач при повышении или понижении температуры газа в цилиндре. Однако этот регенератор является довольно надуманным сооружением. Такой регенератор невозможно создать практически. Карно нашел другой способ перехода с одной изотермы на другую без тепловых потерь. Этот способ использует адиабатический процесс.
Рассмотрим тепловой двигатель, в котором n молей газа изменяют состояние по циклу, состоящему из двух изотерм (участки 1-2 и 3-4) и двух адиабат (участки 2-3 и 4-1). Пусть V1, V2, V3, V4 - объемы, которые занимает газ в состояниях 1, 2, 3, 4 (смены режима изменения объема).Нетрудно увидеть, что работа, которую совершает газ на участке адиабатического расширения 2-3, равна работе, совершаемой над газом на участке адиабатического сжатия 4-1. Причина состоит в том, что в обоих адиабатических процессах переход происходит между двумя состояниями с одними и теми же заданными значениями внутренней энергии. Запасание внутренней энергии газа происходит путем совершения механической работы, т.е. во внешнем механическом устройстве (поднятый груз или вращающийся тяжелый маховик). Из уравнения адиабаты 
следует, что для любой пары адиабат, пересекающих две заданные изотермы, выполняется:
Þ 
. (11)
Ясно, что КПД тепловой машины, работающей по описанному циклу, равен
(12)
Данный цикл называется циклом Карно.
