Thermodynamische efficiëntie wordt gedefinieerd als de verhouding tussen de output van arbeid en de input van warmte-energie in een warmtemotorcyclus of van de verwijdering van warmte-energie tot de input van arbeid in een koelcyclus. In de thermodynamica is thermische efficiëntie een dimensieloze prestatiemaatstaf van een apparaat dat thermische energie gebruikt, zoals een verbrandingsmotor, een stoomturbine of een stoommachine, een ketel, oven of een koelkast. Voor een warmtemotor is thermisch rendement het deel van de energie die wordt toegevoegd door warmte (primaire energie) dat wordt omgezet in netto werkoutput (secundaire energie). In het geval van een koel- of warmtepompcyclus is het thermische rendement de verhouding tussen de netto warmteafgifte voor verwarming of afvoer voor koeling en de energie-input (de prestatiecoëfficiënt).
In een gesloten systeem dat een thermodynamische cyclus ondergaat, zijn de cyclische integraal van warmte en de cyclische integraal van arbeid evenredig aan elkaar wanneer ze worden uitgedrukt in hun eigen eenheden en zijn ze gelijk aan elkaar wanneer ze worden uitgedrukt in de consistente (dezelfde) eenheden.