卡诺循环和卡诺定理是热力学第二定律的出发点，并且对热机的改进和发展具有原则性的指导意义。卡诺循环分为热机循环（称正循环）和制冷机循环（称逆循环）。卡诺定理可表述为：①在两个确定的不同温度的恒温热源之间工作时，可逆热机的热效率最高；②在上述两个热源之间工作的一切可逆热机具有相同的热效率。热机效率η是热机输出的净功（已扣除压缩消耗的功）与吸入的热量之比：η=W/Q1=(Q1−Q2)/Q1=1−Q2/Q1，式中Q1为从高温热源吸入的热量；Q2为向低温热源放出的热量，输出的净功W=Q1−Q2。

利用沸点很低的制冷剂相态变化过程所发生的吸放热现象，借助于压缩机的抽吸压缩、冷凝器的放热冷凝、节流阀的节流降压、蒸发器的吸热汽化的不停循环过程，达到使被冷对象温度下降目的。

压缩式制冷系统主要由压缩机，冷凝器，膨胀阀和蒸发器组成。制冷剂在压力温度下沸腾，低于被冷却物体或流体的温度。压缩机不断地抽吸蒸发器中产生的蒸气，并将它压缩到冷凝压力，然后送往冷凝器，在压力下等压冷却和冷凝成液体，制冷剂冷却和冷凝时放出的热量传给冷却介质(通常是水或空气)，与冷凝压力相对应的冷凝温度一定要高于冷却介质的温度，冷凝后的液体通过膨胀阀或其它节流组件进入蒸发器。