Принцип работы. В тепловых двигателях, рабочее тело (чаще всего газ) совершает полезную работу за счет внутренней энергии. Это происходит в специальных механизмах. Например в паровых машинах, в двигателях внутреннего сгорания и так далее. В первом случае, внутреннюю энергию рабочего тела (пара) повышают просто нагреванием, во втором случае воспламеняя рабочую смесь газов получают некий микровзрыв. То, что повышает внутренюю энергию рабочего тела называют нагревателем. После совершения работы, рабочее тело остывает до некоторой температуры, и, далее, неизбежно передает часть энергии холодильнику. В большинстве тепловых машин холодильником служит атмосфера, но иногда применяются специальные устройства, называемые конденсаторами. Итак, в тепловой машине, рабочее тело повышает внутреннюю энергию, за счет нее совершает полезную работу, и остаток этой энергии рассеивает в холодильнике. Это один цикл, затем циклы повторяются. 
кпд. Как мы видим, в тепловых машинах не вся энергия нагревателя превращается в полезную работу. Физика говорит, что такое вообще невозможно. Для определения степени полезности затраченной энергии ввели понятие кпд, которое равно отношению полезной работы к количеству переданной нагревателем теплоты. Для более точного вычисления кпд необходимо знать конкретный процесс.
Охрана окружающей среды. Любая тепловая машина с экологической точки зрения "грязная". Мы можем существенно снизить степень вреда повышая кпд (меньше отходов) или используя в качестве рабочего тела такие вещества, которые после реакции дают не вредные отходы. Например использовать в качестве рабочего тела водород, который сгорая дает воду.