热动力学，也称卡诺定理是热力学中的一个定理，说明热机的最大热效率只和其高温热源和低温热源的温度有关。此定理以尼古拉·卡诺为名。根据卡诺定理，则所有不可逆的热机，其热效率会比使用相同高温和低温热源的卡诺热机要低。
所有可逆的热机，其热效率会等于相同高温和低温热源的卡诺热机。
依卡诺定理可得到一热机的最大热效率为其中TC为低温热源的绝对温度，TH为高温热源的绝对温度。上式的热效率是指热机产生的功和高温热源提供能量的比值。上述定律其实是热力学第二定律的结果。不过当初在推导此定律时是以热质说为基础，且以此定律为基础建立热力学第二定律。
热力学第一定律——能量守恒定律在热学形式的表现。它指出热是物质运动的一种形式，并表明，一个体系内能增加的量值△E（=E末-E初）等于这一体系所吸收的热量Q与外界对它所做的功之和，可表示为 △E＝W＋Q
热力学第二定律——力学能可全部转换成热能， 但是热能却不能以有限次的实验操作全部转换成功 (热机不可得)。
热力学第三定律——绝对零度不可达到但可以无限趋近。
