Las máquinas térmicas son dispositivos que pueden producir trabajo mecánico a partir de energía térmica. La energía térmica se transfiere en forma de calor desde un foco calorífico a otro que está a menor temperatura.

Según como se obtenga la energía hay dos tipos de máquinas térmicas: de combustión externa y de combustión interna.

La máquina de vapor

Es un motor de combustión externa. Dispone de una caldera en la que se quema el combustible que está en un elemento distinto de aquél en el que se produce el trabajo mecánico. En las primeras máquinas el combustible era carbón o madera, pero actualmente se utiliza fuel, gas o combustible nuclear en las modernas "máquinas de vapor" que existen en las centrales térmicas o nucleares para producir energía eléctrica; en ellas el vapor producido en una caldera mueve una turbina que hace girar un generador.

El motor de explosión

Se trata de un motor de combustión interna, que se realiza en el interior del cilindro en el que se produce el trabajo mecánico. Los coches de gasolina llevan un motor de cuatro tiempos, cuyo esquema de funcionamiento puedes ver en la simulación siguiente

Rendimiento de las máquinas térmicas

El rendimiento es un dato que indica el aprovechamiento que hacen las máquinas de la energía que se les suministra.

Los motores o máquinas térmicas no son muy eficientes, porque gran parte de la energía que consumen se emplea en calentar las piezas y el entorno. Esa energía, en contra de lo deseado, no se aprovecha para producir trabajo.

Por ejemplo, el rendimiento de las primeras máquinas de vapor que se construyeron solamente era del 8%. Esto quiere decir que de cada 100 J de la energía del combustible solo 8 J eran utilizados para producir trabajo y 92 J se perdían, aumentando la temperatura del entorno.

El rendimiento r de una máquina térmica se mide como la relación en porcentaje entre el trabajo obtenido, W (W=Q₁-Q₂) y la energía suministrada, siendo Q₂ el calor perdido y Q₁ la energía que se comunica: