Mesin kalor adalah alat yang digunakan untuk mengubah energi panas, atau panas, menjadi kerja mekanis. Hal ini dilakukan ketika panas, yang berasal dari sumber panas, melewati mesin itu sendiri dan masuk ke bak pendingin. Wastafel dingin adalah bagian suhu rendah dari siklus termodinamika, seperti unit kondensasi yang ditemukan dalam siklus Rankine, atau uap. Ada banyak jenis mesin kalor, yang masing-masing memiliki siklus spesifiknya sendiri. Beberapa contoh mesin panas akan mencakup mesin uap dan pembakaran internal, bersama dengan mesin Stirling dan turbin gas.
Umumnya, mesin panas akan bingung dengan siklus termodinamika yang terjadi di dalam mesin itu sendiri. Ini terutama karena mesin panas sering diklasifikasikan berdasarkan siklus termodinamika spesifiknya. Perangkat itu sendiri yang mengubah energi panas menjadi kerja dikenal sebagai “mesin”, sedangkan model termodinamika yang diterapkan pada mesin adalah “siklus”. Karena itu, mesin uap tidak disebut sebagai mesin Rankine.
Mesin kalor yang efisien akan mencoba dan meniru siklusnya masing-masing sebaik mungkin. Semakin tinggi perbedaan suhu antara sumber panas dan wastafel dingin dalam siklus, semakin efisien mesinnya. Misalnya, mesin uap yang efisien membutuhkan sumber panas bersuhu tinggi dan pendingin bersuhu rendah. Dalam siklus Rankine, boiler menggunakan pembakar suhu tinggi untuk mengubah air menjadi uap. Uap ini melewati mesin dan kemudian dikondensasi kembali menjadi air melalui kondensor suhu rendah.
Semakin dingin kondensor, semakin banyak uap yang akan terkondensasi kembali menjadi air. Hal ini dikarenakan kondensor dibuat untuk secara efektif membalikkan proses saturasi yang dilakukan oleh boiler. Melakukannya akan membantu mencapai tingkat kondensasi yang lebih tinggi; semakin tinggi tingkatnya, semakin banyak air yang akan dikembalikan. Ini membantu meningkatkan efisiensi keseluruhan dari siklus uap.
Meskipun efisiensi mesin panas dapat sangat dioptimalkan melalui perbedaan suhu yang besar antara sumber panas dan pendingin dingin, hal itu masih terbatas. Ini karena suhu cold sink tergantung pada suhu di sekitarnya, yang dalam beberapa situasi, tidak dapat didinginkan ke kondisi ideal. Karena itu, efisiensi mesin panas terbatas pada batas suhu pendingin dingin. Solusi umum untuk ini adalah meningkatkan suhu sumber panas; namun bahkan ini terbatas pada kurangnya kekuatan material di bawah suhu tinggi.
Efisiensi mesin panas bervariasi tergantung pada mesin dan siklus tertentu. Efisiensi termal berkisar antara 3% hingga sekitar 70%, dengan mesin mobil mencapai efisiensi termal sekitar 25%. Mesin panas yang lebih efisien ditemukan di pembangkit listrik besar, di mana turbin gas dan uap digunakan untuk menghasilkan listrik.