卡諾循環（Carnot cycle）是由法國工程師尼古拉·萊昂納爾·薩迪·卡諾於1824年提出的一個理論模型，用於分析熱機的工作過程。卡諾循環包括四個步驟：
等溫吸熱：理想氣體從狀態1（P1,V1,T1）等溫吸熱到狀態2（P2,V2,T2），在這個過程中系統從高溫熱源中吸收熱量。
絕熱膨脹：從狀態2絕熱膨脹到狀態3（P3,V3,T3），在這個過程中系統對環境作功，溫度降低。
等溫放熱：從狀態3等溫放熱到狀態4（P4,V4,T4），在這個過程中系統向環境中放出熱量，體積壓縮。
絕熱壓縮：從狀態4絕熱壓縮回到狀態1，系統恢復原來狀態，在等溫放熱和絕熱壓縮過程中系統對環境作負功。
卡諾循環可以想像為是工作於兩個恆溫熱源之間的準靜態過程，其高溫熱源的溫度為T1，低溫熱源的溫度為T2。這一概念是1824年N.L.S.卡諾在對熱機的最大可能效率問題作理論研究時提出的。卡諾假設工作物質只與兩個恆溫熱源交換熱量，沒有散熱、漏氣、摩擦等損耗。為使過程是準靜態過程，工作物質從高溫熱源吸熱應是無溫度差的等溫膨脹過程，同樣，向低溫熱源放熱也應是無溫度差的等溫壓縮過程。