O ciclo Stirling é composto por quatro processos reversíveis, uma compressão isotérmica do estado 1 ao 2, um aquecimento isocórico de 2 a 3, uma expansão isotérmica do estado 3 ao 4 e um resfriamento isocórico de 4 a 1. A massa de ar contida no motor é m. São conhecidas as temperaturas, T, pressões, p, energias internas específicas, u, e entropias específicas, s, associadas a cada um dos estados. Por exemplo, T₁, p₁, u₁ e s₁ indicam, respectivamente, a temperatura, a pressão, a energia interna e a entropia do estado 1.

O calor transferido ao ciclo a partir do reservatório a alta temperatura, Q_H, é igual a