外燃机

使热能转化为机械能的热机

外燃机利用燃料燃烧加热循环工质（如蒸汽机将锅炉里的水加热产生的高温高压水蒸气输送到机器内部），使热能转化为机械能的一种热机。

分类

蒸汽机

是一个能够将水蒸汽中的动能转换为功的热机，由于其中的燃烧过程在热机外部进行，属于热机中的外燃机。泵、火车头和轮船曾使用蒸汽机驱动。蒸汽机在工业革命中起了基本的作用。蒸汽机需要一个使水沸腾产生高压蒸汽的锅炉，这个锅炉可以使用木头、煤、石油或天然气甚至垃圾作为热源。蒸汽膨胀推动活塞做功。现代蒸汽机的最大的优点是它几乎可以利用所有的燃料将热能转化为机械能，比最初的蒸气机转换效率提升许多。不像内燃机那样对其燃料很挑剔。此外没有蒸汽机的话原子能无法被使用。原子反应堆既不直接产生机械能，又不直接产生电能，原子反应堆实际上只是加热水，这个水被沸腾后的蒸汽通过蒸汽机来转化为有用的功。蒸汽不一定需要通过燃烧来产生，比如使用太阳能聚热器也可以产生蒸汽推动蒸汽机。尤其在高山上蒸汽机机车的优点显著，因为它们也可以在比较低的气压下运行。当南美洲将用柴油-电力机车取代它们的蒸汽机车后这一点就被发现了。在高山上他们不得不使用功率比较高的柴油机车。在瑞士和奥地利新的齿轨铁路使用现代的蒸汽机，这些蒸汽机只需要一个人来运行，比起过去的蒸汽机它节省60%的燃料，比起电力机和柴油机它轻50%，因此对齿轨的磨损小得多。在日内瓦湖上也有一艘新的蒸汽机船，它是世界上第一艘遥控的蒸汽机船

蒸汽轮机

是一种撷取（将水加热后形成的）蒸汽的动能转换为涡轮转动的动能的机械。相较于原由詹姆斯·瓦特发明的单级往复式蒸汽机，涡轮蒸汽机大幅提高了热效率，更接近热力学中理想的可逆过程，并能提供更大的功率，至今它几乎取代了往复式蒸汽机。使用涡轮蒸汽机发电的电厂叫做热电厂，其特别适用于火力发电和核能发电，世界上大约80%的电能是涡轮蒸汽机所产生。老式船舰中也有不少使用涡轮蒸汽机，但是在现代化船舰中已经大多被燃气涡轮发动机或柴油机取代，只有少数特例如现代机仍使用蒸汽涡轮。

斯特林发动机

是一种闭循环活塞式热机。闭循环的意思是工作燃气一直保存在气缸内，而开循环则如内燃机和一些蒸汽机需要与大气交换气体。斯特林发动机一般被归为外燃机。

斯特林发动机通过气体在冷热环境转换时的热胀冷缩做功。发动机内的工作气体处于封闭中，本身不参与任何形式的能量转换，因此可以用惰性气体来作为工质。以简单的双缸斯特林为例，斯特林发动机的工作过程可以分为如下几个阶段：

a．右侧气缸受热，右侧活塞上升，接近于等温膨胀过程。

b．工作气体进入左侧气缸，左侧活塞上升，右侧活塞下降，接近于等容放热过程。

c．左侧气缸被冷却，左侧活塞下降，接近于等温压缩过程。

d．工作气体进入右侧气缸，接近于等容吸热过程，完成一个循环。

理想情况下，等容放热量与等容吸热量相同，等温膨胀吸热量高于等温压缩放热量，输出机械能。

配气活塞式斯特林发动机的原理，配气活塞斯特林发动机有配气活塞和动力活塞两个活塞。其中配气活塞并不密封，气体可以从其和气缸间的缝隙中自由流动：

1. 底部气体受热，配气活塞向上运动。

2. 配气活塞上部气体受到压迫，一部分推动动力活塞运动，一部分从缝隙中进入配气活塞底部受热膨胀继续推动配气活塞。

3. 动力活塞转动，带动飞轮，飞轮带动配气活塞向下运动。