Toplinski stroj, utermodinamici, jestroj koji vrši pretvorbutopline umehanički rad. To postiže spuštanjem visoketemperature radne tvari na nižu. Izvor topline proizvodi toplinsku energiju pomoću koje radna tvar postiže visoku temperaturu. Radna tvar proizvodi rad u radnom tijelu stroja za vrijemeprijenosa topline do hladnijeg spremnika sve dok se ne ohladi na nižu temperaturu. Tijekom procesa jedan dio toplinske energije se pretvara u rad iskorištavanjem svojstava radne tvari. Radna tvar može biti bilo koji sustav stoplinskim kapacitetom različitim od nule, a obično je toplin ilitekućina.
U termodinamici, toplinski strojevi su često modelirani korištenjem standardnih inženjerskih modela kao što je na primjerOttov ciklus. Teoretski model može biti poboljšan i proširen konkretnim podacima s operativnog stroja korištenjemdijagrama stanja. Potpuno razumijevanje stroja i njegoveiskoristivosti zahtijeva dobro poznavanje (eventualno pojednostavljenih) teoretskih modela, praktičnih pojedinosti stvarnih motora, i poznavanje razlika između njih. U općim uvjetima, što je veća temperatura dovođenja topline, a niža temperatura odvođenja, veća je iskoristivostkružnog procesa (ciklusa). Na Zemlji, rashladni dio je ograničen do otprilike temperatureokoliša, tako da se većina pokušaja poboljšanja stupnja iskoristivosti toplinskog stroja zasniva na povišenju temperature ogrijevnog dijela (spremnika). Najveća teoretska učinkovitost toplinskog stroja (koju ne postiže nijedan stroj) jednaka je razlici temperatura između ogrijevnog i rashladnog spremnika podijeljenoj s temperaturom ogrijevnog spremnika. Korisnosti različitih toplinskih strojeva koji se danas koriste kreću se u rasponu od 3 do 44% zaparni stroj,benzinski motor od 10 do 37%,termoelektrana naugljen od 25 do 45%,nuklearna elektrana 33%.[2]
