Кипение на первом этапе происходит при постоянном давлении, следовательно, при постоянной температуре. Аналогично, на третьем этапе конденсация происходит при постоянных давлении и температуре. Второй и четвертый этапы можно считать адиабатическими. Цикл паровой машины показан на рисунке.
Так как этот цикл состоит из двух изотерм и двух адиабат, то этот цикл является циклом Карно. Поэтому его КПД рассчитывается по формуле
$$\eta=\frac{T_1-T_2}{T_1}, \tag{1}$$где $T_1$ — температура кипения на первом этапе, $T_2$ — температура конденсации на третьем этапе цикла.
Температуры могут быть найдены из приведенной в условии зависимости давления насыщенного пара от температуры.
Первый этап цикла происходит при постоянном давлении
$$P_1=P_0+\frac{(M+m)g}{S}\approx 1.3\cdot 10^5~Па. \tag{2}$$Температура пара есть температура кипения и равна
$$t_1=\frac{P_1+b}{a}=\frac{130+384}{4.85}\approx 106^{\circ}\mathrm{C}=379~К. \tag{3}$$Разность температур в формуле $(1)$ удобно вычислить по формуле
$$T_1-T_2=\frac{P_1-P_2}{a}=\frac{mg}{Sa}=\frac{20}{4.85}\approx 4.2~К. \tag{4}$$Таким образом, КПД машины равен $\eta=\frac{T_1-T_2}{T_1}=\frac{4.2}{379}=1.1\%$.