蒸汽機是熱機。

熱機是把熱能轉化成機械能的一類機器。從廣義上說，凡是可以把其他能量通過熱能的形式轉化成機械能的裝置都可以稱為熱機，因此，槍炮、炸彈等都是某種形式的熱機。不過真正的熱機需要連續不斷地把熱能轉化成機械能，所以蒸汽機是公認的第一種實用的熱機。

據說在羅馬帝國早期，埃及托勒密王朝的亞歷山大有一個希臘科學家叫希羅，他發明了一種“汽轉球”，可以把熱能轉化成機械能，被譽為蒸汽機的原型。這種裝置利用的是水汽化后的膨脹做功，但它并不能連續工作，能量轉化效率也很低。中國古代的走馬燈也算是一種熱機。它利用的是重力引起的自然對流，做功能力非常有限。

熱機的工作原理

熱機都是利用熱脹冷縮的原理工作的，這幾乎是把熱能轉化成機械能的唯一方法。固體和液體雖然也存在熱脹冷縮的現象，但它們的體積隨溫度變化很小，很難利用，所以實用的熱機都是利用氣體工作的。蒸汽機中也會存在液態的水，但必須有蒸汽的存在，僅僅是加熱的水是沒辦法對外做功的。

氣體的內能是分子熱運動的動能，熱運動速度與聲速相當，所以這個能量是相當巨大的。不過分子們朝向四面八方運動，形不成合力。要想讓分子齊心協力做功，就要讓氣體整體朝某方向運動，這只能通過膨脹來實現。一個容器中裝有氣體，放開某個方向的限制，氣體就會朝這個方向運動，輸出機械功，內能降低。