[요약] 최대 열효율을 갖도록 고안된 이상적인 열기관을 말한다. 대표적인 가역 기관으로는 카르노 기관(carnot heat engine)이 있다. 기관 내에서 일어나는 열 변화가 모든 열 변화 과정 중 가장 효율적인 가역 변화를 일으키는 기관이기 때문에 비가역 기관의 열효율보다 항상 높으며, 효율이 항상 일정하기 때문에 영구 기관이라고도 불리며, 프랑스의 물리학자 카르노(Nicolas Leonard Sadi Carnot)가 처음 고안하였기 때문에 카르노 기관이라고 한다. 카르노 기관은 작동 물질로 이상 기체를 사용하였으며, 실제 자연계에서는 효율이 100%인 기관은 만들 수 없다.