L'efficacité thermique d'un moteur thermique est une mesure des performances qui se fait en prenant le rapport de la quantité d'énergie produite à la quantité d'énergie thermique fournie à partir d'une source, généralement exprimée en pourcentage. Par exemple, si vous mettez 1 000 joules d'énergie dans le carburant, mais que vous n'en retirez que 500 joules, alors votre efficacité thermique est de 50 %.
Les moteurs thermiques transforment toute énergie thermique introduite en énergie mécanique, mais le processus n'est pas tout à fait parfait ; une partie de l'énergie thermique est émise dans l'environnement sous forme de chaleur résiduelle, et une partie est perdue par la friction mécanique dans le moteur lui-même. Les meilleurs moteurs thermiques ont un rendement d'environ 50 %, ce qui signifie que la plupart de l'énergie thermique absorbée finit par devenir un gaspillage de ressources.
Même dans un moteur idéal et sans friction, la deuxième loi de la thermodynamique impose des limites à l'efficacité maximale d'un moteur. Cette efficacité est connue sous le nom d'efficacité de Carnot, qui peut être calculée en déterminant d'abord le rapport de la température absolue de l'environnement que le moteur thermique évacue sous forme de chaleur perdue, Tc, et la température absolue à laquelle la chaleur pénètre dans le moteur, Th, et en soustrayant cette rapport de 1.
