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Máquina térmica, em termodinâmica, é aquela integrada num sistema que realiza a conversão de calor (energia térmica) em trabalho mecânico. Isto se dá quando uma fonte de calor leva uma substância de trabalho de um estado de baixa temperatura para um estado de temperatura mais alta
Máquinas térmicas são dispositivos que transformam a energia interna de um combustível em energia mecânica.
Elas convertem calor em trabalho. funcionam em ciclos e utilizam duas fontes de temperaturas diferentes – uma fonte quente e uma fonte fria. Basicamente, o calor flui do reservatório à temperatura elevada (fonte quente) para o reservatório à temperatura mais baixo (fonte fria), obedecendo a Segunda Lei da Termodinâmica, e transformando parte do calor que sai da fonte quente em trabalho.
Uma máquina térmica tem maior eficiência se transforma mais calor em trabalho, portanto, rejeita menor calor para a fonte fria.
As máquinas térmicas normalmente utilizam um fluído para receber e ceder calor. Esse fluido é denominado de fluido de trabalho. O trabalho líquido do sistema é a diferença de trabalho da fonte quente e da fonte fria