L'exemple le plus connu d'une machine thermique est le moteur d'une voiture, mais la plupart des centrales électriques, comme celles de charbon, gaz naturel et nucléaire, sont également des machines thermiques.
Définition : une machine thermique est un dispositif permettant la conversion d'un ou plusieurs transferts thermiques en travail, ou inversement.
Dans une machine thermique, un fluide subit des transformations qui composent un cycle au cours duquel il échange de l'énergie.
Le cycle de Carnot n'est pas utilisé dans la pratique pour les machines frigorifiques comme pour les moteurs et pour les mêmes raisons.
Il est difficile de récupérer le travail de détente.
Cela mettrait en jeu une mécanique trop compliquée.
On lui préférera le cycle de Rankine inversé et ses dérivés décrits ci-après.