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In termomeccanica una macchina termica è un dispositivo fisico o teorico in grado di scambiare calore e lavoro con l'ambiente circostante o un altro sistema fisico. La macchina termica spesso è ciclica e descritta fisicamente da un ciclo termodinamico. Il nome di una macchina termica di solito è quello del ciclo termodinamico associato. A volte invece hanno nomi come motori a gasolio, benzina, motori a turbina, motore a vapore.
Il lavoro è prodotto sfruttando il gradiente termico tra una sorgente calda e una sorgente fredda. Il trasferimento di calore dalla sorgente calda a quella fredda di solito avviene tramite un fluido di lavoro, mentre la macchina frigorifera, sfruttando il lavoro fornito, opera nel verso opposto.