W 1834 r., zafascynowany pracami Carnota nad teorią działania silnika parowego, opublikował swoje przemyślenia na ten temat. W pracy tej zawarł m.in. wykres obrazujący wpływ zmian temperatury na ciśnienie pary wodnej oraz wykazał, że procesy sprężania i rozprężania gazów w warunkach izotermicznych są całkowicie powtarzalne i zachodzą zawsze jednakowo niezależnie od tego, co się wcześniej z danym gazem działo.
W 1843 r. Clapeyron zdefiniował pojęcie termodynamicznej przemiany odwracalnej. Definicja ta umożliwiła mu sformułowanie zasady Carnota (czyli II zasady termodynamiki) w formie prostego wzoru, który można było łatwo wykorzystywać w praktyce. Zastosowanie koncepcji odwracalnej przemiany do gazów naprowadziło go z kolei do sformułowania równania stanu gazu idealnego.