Un motor termic este un dispozitiv folosit pentru a transforma energia termică, sau căldura, în lucru mecanic. Acest lucru se face atunci când căldura, provenită dintr-o sursă fierbinte, trece prin motor însuși și într-o chiuvetă rece. Chiuveta rece este partea cu temperatură scăzută a unui ciclu termodinamic, cum ar fi unitatea de condensare găsită în ciclul Rankine sau abur. Există multe tipuri diferite de motoare termice, fiecare dintre ele având propriul ciclu specific. Câteva exemple de motoare termice ar include motoarele cu abur și cu ardere internă, împreună cu motoarele Stirling și turbinele cu gaz.
De obicei, un motor termic va fi confundat cu ciclul termodinamic care are loc în interiorul motorului însuși. Acest lucru se datorează în principal faptului că motoarele termice sunt adesea clasificate după ciclurile lor termodinamice specifice. Dispozitivul în sine care transformă energia termică în lucru este cunoscut sub numele de „motor”, în timp ce modelul termodinamic aplicat motorului este „ciclul”. Din acest motiv, motoarele cu abur nu sunt denumite motoare Rankine.
Un motor termic eficient va încerca să imite ciclul respectiv cât mai bine posibil. Cu cât este mai mare diferența de temperatură între sursa fierbinte și chiuveta rece în cadrul ciclului, cu atât motorul este mai eficient. De exemplu, un motor cu abur eficient necesită atât o sursă de căldură la temperatură ridicată, cât și o chiuvetă rece la temperatură joasă. În ciclul Rankine, un cazan folosește un arzător de temperatură înaltă pentru a transforma apa în abur. Acest abur trece prin motor și apoi este condensat înapoi în apă printr-un condensator la temperatură scăzută.
Cu cât condensatorul este mai rece, cu atât mai mult abur va fi condensat înapoi în apă. Acest lucru se datorează faptului că condensatoarele sunt realizate pentru a inversa eficient procesul de saturație efectuat de cazan. Acest lucru va ajuta la atingerea ratelor de condensare mai mari; cu cât rata este mai mare, cu atât mai multă apă va fi returnată. Acest lucru ajută la creșterea eficienței generale a ciclului de abur.
În timp ce eficiența motorului termic poate fi foarte optimizată printr-o diferență mare de temperatură între sursa fierbinte și chiuveta rece, este încă limitată. Acest lucru se datorează faptului că temperatura chiuvetei reci depinde de temperatura din jurul acesteia, care în unele situații nu poate fi răcită în condiții ideale. Datorită acestui fapt, eficiența unui motor termic este limitată la limitele de temperatură ale chiuvetei reci. O soluție comună la aceasta este creșterea temperaturii sursei fierbinți; totuși, chiar și acest lucru este limitat la lipsa rezistenței materialului la temperaturi ridicate.
Eficiența motorului termic variază în funcție de motorul și ciclul specific. Eficiența termică variază între 3% și aproximativ 70%, motoarele auto atingând o eficiență termică undeva în jur de 25%. Motoarele termice mai eficiente se găsesc în centralele mari, unde atât turbinele cu gaz, cât și turbinele cu abur sunt folosite pentru a genera electricitate.