热力学定律的发现与提高热机效率的研究有密切关系。有用的能量E(用来做有用功的能量或转化为有用的机械能的能量)跟燃料完全燃烧释放的总能量Q之比，用百分数来表示：热机的效率η＝(E有/Q总)×100％。

热机效率是指热机工作部分中转变为机械功的热量和工质从发热器得到的热量的比。如果用ηt表示，则有ηt=W/ Q1=( Q1-Q2) / Q1=1- Q2/ Q1。

从式中很明显地看出Q1越大，Q2越小，热效率越高，这是热机效率中的主要部分，它表明了热机中热量的利用程度。

热机的机械效率是指推动机轴做功所需的热量和热机工作过程中转变为机械功的热量的比，如果用ηm表示，则有ηm=Q3/(Q1-Q2)等。

热机效率公式应为η=Q有/Q放×100%。