Máquinas térmicas são dispositivos que convertem calor em trabalho mecânico, com base na segunda lei da termodinâmica. Essas máquinas podem ser encontradas em uma variedade de aplicações, desde motores de combustão interna em veículos até usinas de energia. A eficiência dessas máquinas é limitada por um fator conhecido como temperatura de Carnot, que é baseado nas temperaturas dos sistemas quentes e frios envolvidos no processo. Uma máquina térmica típica envolve um gás em um cilindro que é aquecido por uma fonte externa, como a combustão de um combustível, para produzir uma expansão que leva a uma movimentação de um pistão. Em seguida, o gás é resfriado e comprimido de volta para seu estado original, completando um ciclo. Esse processo gera trabalho mecânico que pode ser utilizado para realizar outras tarefas. No entanto, a eficiência dessas máquinas é limitada pela temperatura de Carnot, que é determinada pelas temperaturas da fonte quente e do reservatório frio. A potência máxima de saída é alcançada quando a diferença de temperatura entre as fontes é máxima, mas mesmo assim a eficiência é limitada pelas perdas de calor durante o processo. Embora as
máquinas térmicas tenham sido amplamente utilizadas durante a Revolução Industrial, as preocupações com a eficiência energética e as emissões de carbono tornaram-se cada vez mais relevantes nas últimas décadas. Entretanto, pesquisas continuam sendo realizadas para tornar essas máquinas mais eficientes e ecologicamente sustentáveis, a fim de atender à crescente demanda por energia em todo o mundo.