Тепловой машиной принято обозначать периодический действующий двигатель, совершающий работу за счет принятого извне тепла. То есть внутренняя энергия топлива трансформируется в механическую работу.

Всякая тепловая машина работает на основе кругового (циклического) процесса, иными словами возвращается к первоначальному состоянию. Но чтобы при этом была осуществлена полезная работа, возврат обязан произойти с минимальными потерями.

Обнаружено, что непрерывное или периодически повторяющееся получение работы за счет охлаждения тел может осуществиться только при условии, когда исполняющая работу машина не только получает теплоту от какого-либо тела (это тело принято называть нагревателем), но одновременно с этим передает часть теплоты другому телу (холодильнику).

Для какой цели нужен холодильник? Поскольку в тепловой машине осуществляется круговой процесс, то возврат к первоначальному состоянию возможен с минимальными потерями, при условии передачи части тепла. Или если охладить пар, то его проще сжать, таким образом, работа сжатия будет меньше работы расширения. По этой причине в тепловых машинах применяют холодильник.

Итак, на осуществление работы идет не вся теплота, принятая от нагревателя, а лишь ее часть, остальная же теплота передается холодильнику. Машины, генерирующие механическую работу в результате обмена теплотой с окружающими телами, принято обозначать как тепловые двигатели.

В подавляющей части подобных машин нагревание формируется при сгорании топлива, вследствие чего на нагреватель поступает достаточно высокая температура. В данной модели работа осуществляется за счет применения внутренней энергии смеси топлива с кислородом воздуха. Помимо этого, есть машины, в которых нагрев осуществляется Солнцем, а также проекты машин, применяющих разность температур морской воды. И все же на сегодняшний день они не получили существенного практического внедрения.