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Il teorema di Carnot permette anche una definizione assoluta della scala delle temperature, secondo un paradigma proposto da Lord Kelvin. Immaginiamo di avere realizzato un ciclo di Carnot reversibile che gira in senso orario (motore). In virtù del teorema di Carnot esso avrà il rendimento previsto
{$$\begin{equation}\eta = 1 - \frac {T_F}{T_C} \end{equation}$$}
di qualunque gas reale sia composto. Questa quantità si può misurare sperimentalmente, dalla sua definizione, come {$L/Q_A$}. Ossia basta misurare il lavoro prodotto dal ciclo e il calore assorbito, in Joule e farne il rapporto.
Immaginiamo ora di avere una macchina di questo tipo che può lavorare tra una temperatura fissa di riferimento, ad es. {$T_F$}, e una temperatura qualsiasi. Il termostato caldo è il corpo di cui si vuole misurare la temperatura. Si ricava immediatamente dalla Eq. 1 che la temperatura del corpo vale
{$$T_C = \frac {T_F}{1-\eta} = \frac {T_F}{1-\frac L {Q_A}}$$}
Basta misurare le due quantità suddette e l'equazione fornisce la misura della temperatura. Oltre a consentire di costruire termometri di calibrazione, questo protocollo definisce la temperatura assoluta (a differenza della definizione basata sui termometri empirici questa è indiendente dal materiale di cui è fatto il termometro).
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