ประสิทธิภาพเชิงความร้อนคือการวัดพลังงานเอาท์พุทหารด้วยพลังงานอินพุตในระบบ ต้องอยู่ระหว่าง 0% ถึง 100% ประสิทธิภาพเชิงความร้อน 100% จะหมายถึงพลังงานทั้งหมดที่ใส่เข้าไปในระบบออกมาแม้ว่าจะอยู่ในรูปแบบที่แตกต่างกัน เครื่องยนต์ความร้อนและตู้เย็นทั้งสองมีส่วนเกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพเชิงความร้อนแม้ว่าพวกเขาจะพยายามบรรลุวัตถุประสงค์ที่ตรงกันข้าม ประสิทธิภาพเชิงความร้อนในโลกแห่งความเป็นจริงโดยทั่วไปจะลดลงต่ำกว่า 100% เนื่องจากสาเหตุหลายประการ
ในเครื่องยนต์เบนซินพลังงานอินพุตจะถูกเก็บไว้ในพันธะเคมีของเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอน โมเลกุลไฮโดรคาร์บอนประกอบด้วยไฮโดรเจนและคาร์บอนทั้งหมด เมื่อโมเลกุลเหล่านี้รวมกับออกซิเจนพวกมันสามารถทำปฏิกิริยาทางเคมีและกลายเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์และน้ำ ในสาระสำคัญโมเลกุลไฮโดรคาร์บอนจะถูกแยกออกและรวมกับอะตอมออกซิเจน ส่วนหนึ่งของปฏิกิริยานี้ที่มีประโยชน์ต่อเครื่องยนต์คือความร้อนที่ปล่อยออกมา ความร้อนที่ปล่อยออกมาจากการเผาไหม้น้ำมันเบนซินเป็นพลังงานอินพุตที่เกี่ยวข้องในประสิทธิภาพเชิงความร้อน
พลังงานเอาต์พุตในการคำนวณประสิทธิภาพเชิงความร้อนของเครื่องยนต์ไม่ใช่ความร้อน แต่เป็นการทำงานเชิงกล ในวิชาฟิสิกส์งานคือปริมาณพลังงานที่ถ่ายโอนโดยแรงที่กระทำผ่านระยะทาง การผลักกล่องไปบนพรมในระยะที่กำหนดต้องใช้ปริมาณงานที่ จำกัด นี่เท่ากับผลคูณของระยะทางที่เคลื่อนที่และแรงเฉลี่ยที่กระทำ ในทำนองเดียวกันเครื่องยนต์เบนซินทำงานเมื่อขับเคลื่อนล้อรถ
ในกรณีของตู้เย็นหรือเครื่องปรับอากาศความสัมพันธ์ที่ทำงานกับความร้อนจะกลับรายการ ผลลัพธ์ที่ต้องการในสถานการณ์นี้คือการลบความร้อนออกจากระบบและทิ้งลงในสภาพแวดล้อมภายนอก ดังนั้นอินพุตที่มีอยู่จึงเป็นงานทางกลซึ่งมักมีให้โดยคอมเพรสเซอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า อย่างไรก็ตามการคำนวณประสิทธิภาพเชิงความร้อนยังคงต้องการการหารพลังงานเอาต์พุตด้วยพลังงานอินพุต ความแตกต่างจากเครื่องยนต์เบนซินแน่นอนว่าเอาต์พุตคือความร้อนและอินพุตทำงาน
เครื่องยนต์รถยนต์ทั่วไปมีประสิทธิภาพเชิงความร้อนน้อยกว่า 35% ตัวเลขนี้มีน้อยด้วยเหตุผลสำคัญสองประการ ประการแรกมีข้อ จำกัด ด้านทฤษฎีเกี่ยวกับประสิทธิภาพเชิงความร้อนของเครื่องยนต์ความร้อนที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิของระบบเทียบกับอุณหภูมิของสภาพแวดล้อม ยิ่งความแตกต่างของอุณหภูมิสูงขึ้นเท่าใดประสิทธิภาพความร้อนสูงสุดที่สูงขึ้นเครื่องยนต์ที่ไร้แรงเสียดทานก็สามารถบรรลุผลได้ สิ่งนี้เรียกว่าประสิทธิภาพการ์โนต์
เหตุผลที่สองเครื่องยนต์ของรถยนต์มีประสิทธิภาพต่ำอย่างเห็นได้ชัดคือเครื่องยนต์ไม่สามารถทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบ แรงเสียดทานระหว่างชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวมีแนวโน้มที่จะทำให้เครื่องยนต์ช้าลง ความร้อนบางส่วนหนีออกจากห้องเผาไหม้และไร้ประโยชน์กับเครื่องยนต์ เชื้อเพลิงไม่ได้เผาไหม้ที่อุณหภูมิสูงสุดเสมอไปลดปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมา ด้วยเหตุผลเหล่านี้ประสิทธิภาพเชิงความร้อนในอุปกรณ์ที่ใช้งานจริงมีแนวโน้มต่ำกว่า 100%
