Тепловий двигун - це машина, яка перетворює тепло в механічну роботу. Сучасна техніка знає чотири види теплових двигунів: парову машину, парову турбіну, двигун внутрішнього згоряння і газову турбіну. Вони дуже схожі один на одного, і перш за все - за родом використовуваного в них робочої речовини: в парових двигунах працює пар, в газових - гази.
Потім теплові двигуни діляться на поршневі і роторні. У поршневих - пар або газ тисне на поршень, який рухається всередині циліндра двигуна і передає вироблену ним роботу колінчастого валу. У роторних - струмінь газу або пари віддає енергію свого руху лопаток, насадженим на диски або на барабан. До поршневі двигуни відносяться парова машина і двигуни внутрішнього згоряння; до роторних - парова і газова турбіни.
Кожен з теплових двигунів, в залежності від його особливостей, має в техніці своє застосування. Щоб ясно уявити собі, чому в тому чи іншому конкретному випадку застосовується той чи інший тип двигуна, необхідно детально ознайомитися з основами їх пристрої і дії.
Вгорі - пар (чорні стрілки) надходить в трубу а, проходить через золотник 4, через канал а і тисне на поршень 2, що рухається в циліндрі 1 вправо. З іншого порожнини циліндра відпрацьована пара (білі стрілки) проходить через канал б, через золотник і йде в трубу 5. Рух поршня передається через шток 6 і шатун 7 колінчастого валу. 8, на якому насаджений маховик 9. Від цього ж вала через тягу II і шток 10 приводиться в рух золотник. Внизу показано зворотний рух поршня.
Парова машина - це поршневий двигун, що перетворює потенційну енергію пара в механічну роботу. Основна частина її - циліндр 1, в якому рухається поршень 2. Пара з парового котла, вступаючи то в одну, то в іншу частину циліндра, змушує поршень рухатися вправо і вліво. Цей рух передається через шток 6 і шатун 7 колінчастого валу з провідним шківом. Пара з котла надходить по трубі в камеру. У ній розташований золотник 4 паророзподілу, який приводиться в рух від вала 8 через тягу 11 і шток 10. Рухаючись вправо і вліво, золотник впускає пар то в одну, то в іншу порожнину циліндра. Коли пар входить в одну з них (наприклад, в ліву), то з іншої він виходить (через отвір 5 у трубу). Щоб колінчастий вал обертався рівномірно, на нього насаджений важкий маховик 9.
Протягом усього XIX ст. парова машина була найпоширенішим двигуном. Вона приводила в рух верстати заводів і фабрик, гвинти пароплавів, колеса паровозів, обслуговувала рудники, шахти, будівництва. Але в XX в. вона поступово втратила своє колишнє значення. Бурхливо розвивалася техніці знадобилися двигуни більшої швидкості і потужності, легкі і економічні. Парова машина виявилася неспроможною задовольнити ці вимоги. Адже потужність її залежить від тиску пари, розмірів циліндра і числа обертів.
Якщо збільшувати тиск, то циліндр треба робити менше, щоб він був міцніше. Якщо ж збільшувати розмір циліндра, він буде давати менше число обертів, так як швидке рух поршня викличе величезну силу інерції. Тому потужність парових машин обмежена. Найпотужніші машини цього типу - по 17 500 л. с. кожна - були встановлені на океанському пароплаві, побудованому в 1900 р В даний час парову машину застосовують головним чином в якості двигуна паровоза і локомобіля - легкої паросилова установки на колесах, використовуваної в сільському господарстві.