Obrázek 1. Parní stroj využívá k výkonu práce přenos tepla. Turisté se pravidelně projíždějí tímto úzkorozchodným vlakem s parní lokomotivou poblíž silnice San Juan Skyway v Durangu ve státě Colorado, která je součástí programu National Scenic Byways. (kredit: Dennis Adams)

Přenos tepla je přenos energie, kterou lze využít k práci. Lze ji také přeměnit na jakoukoli jinou formu energie. Například motor automobilu spaluje palivo za účelem přenosu tepla na plyn. Plyn vykonává práci, když působí silou na určitou vzdálenost a přeměňuje svou energii na různé jiné formy – na kinetickou nebo gravitační potenciální energii automobilu, na elektrickou energii pro pohon zapalovacích svíček, rádia a světel a zpět na energii uloženou v baterii automobilu. Většina tepla, které vzniká při spalování paliva v motoru, však nepůsobí na plyn. Energie se spíše uvolňuje do okolí, z čehož vyplývá, že motor je poměrně neefektivní.

Často se říká, že moderní benzinové motory nelze vyrobit tak, aby byly výrazně účinnější. Totéž slýcháme o přenosu tepla na elektrickou energii ve velkých elektrárnách, ať už jsou na uhlí, ropu, zemní plyn nebo jádro. Proč tomu tak je? Je neúčinnost způsobena konstrukčními problémy, které by bylo možné vyřešit lepší konstrukcí a lepšími materiály? Je to součást spiknutí těch, kdo prodávají energii, za účelem vydělávání peněz? Ve skutečnosti je pravda zajímavější a odhaluje mnohé o podstatě přenosu tepla.

Základní fyzikální zákony řídí, jak probíhá přenos tepla pro vykonávání práce, a kladou jeho účinnosti nepřekonatelné meze. V této kapitole se budeme zabývat těmito zákony i mnoha aplikacemi a pojmy s nimi spojenými. Tato témata jsou součástí termodynamiky – nauky o přenosu tepla a jeho vztahu k konání práce.