Máy nhiệt là một hệ hoạt động tuần hoàn biến đổi công thành nhiệt hoặc ngược lại.
Trong máy nhiệt có chất vận chuyển làm nhiệm vụ biến đổi nói trên gọi là tác nhân. Khi máy nhiệt hoạt động, tác nhân sẽ thực hiệc việc trao đổi nhiệt với các vật có nhiệt độ khác nhau gọi là các nguồn nhiệt. Các nguồn nhiệt được coi là có nhiệt độ không đổi và sự trao đổi nhiệt không ảnh hưởng đến nhiệt độ của nó. Thường máy nhiệt trao đổi nhiệt với hai nguồn nhiệt. Nguồn có nhiệt độ cao hơn gọi là nguồn nóng, nguồn có nhiệt độ thấp hơn gọi là nguồn lạnh. Các máy nhiệt hoạt động tuần hoàn do các tác nhân biến đổi theo chu trình.
a) Động cơ nhiệt
Là loại máy nhiệt biến nhiệt thành công như máy hơi nước, động cơ đốt trong.
Tác nhân trong động cơ nhiệt biến đổi theo chu trình thuận nghịch, đường cong biểu diễn chu trình có chiều theo chiều kim đồng hồ (sinh công).
Gọi : Q1 là nhiệt lượng tác nhân nhận của nguồn nóng. Q2 là nhiệt lượng tác nhân nhận của nguồn lạnh. A là công mà tác nhân sinh ra.
Hiệu suất của động cơ nhiệt được định nghĩa : η
η =
1
Q
A (1)
Theo nguyên lý I thì trong một chu trình công do tác nhân sinh ra bằng nhiệt mà nó thật sự nhận vào. Do đó A = Q1- Q2 và (1) thành : η = 1 2 1 Q Q Q − = 1 - 1 2 Q Q (2) b) Máy lạnh
Là loại máy nhiệt tiêu thụ công để vận chuyển nhiệt từ nguồn lạnh sang nguồn nóng.
Tác nhân trong máy lạnh biến đổi theo chu trình ngược, đường cong biểu diễn chu trình có chiều ngược chiều kim đồng hồ.
Tác nhân (khí) được nén đoạn nhiệt và nhận công A, khi đó nhiệt độ của tác nhân tăng lên, nó được đưa qua bộ phận trao đổi nhiệt nhả lượng nhiệt Q2 và nó được làm lạnh đến nhiệt độ T1 và do áp suất cao nó bị hóa lỏng, sau đó nó đi qua một van và bốc hơi nên nhiệt độ của nó giảm nhanh đến nhiệt độ T2, hơi có nhiệt độ T2 này đi qua hệ thống làm lạnh và nhận nhiệt lượng Q1 rồi đi về bộ phận nén đoạn nhiệt tiếp tục thực hiện chu trình tiếp theo.
Hệ số làm lạnh K của máy lạnh được định nghĩa :
A Q
K = 1 (3)