Sempre é possível transformar completamente trabalho em calor. Por exemplo, quando um automóvel freia, o trabalho que foi realizado para colocá-lo em movimento se transforma integralmente em calor pelo atrito nos freios e pelo atrito entre os pneus e a superfície da estrada.
Já a transformação inversa, de calor em trabalho, nem sempre é possível. Ela está sujeita a algumas condições.
O segundo princípio da termodinâmica estabelece, basicamente, quais são essas limitações. Ele afirma que: não é possível construir uma máquina térmica que transforme integralmente calor em trabalho. Uma parte do calor que o sistema recebe haverá de ser jogada fora.
Por exemplo, o motor de um automóvel pode ser considerado uma máquina térmica que troca calor com duas fontes a temperaturas diferentes. Ele recebe calor da fonte a alta temperatura, constituída pelo cilindro no qual ocorre a combustão da mistura ar-gasolina. Uma parte desse calor é cedida ao ar (a fonte de calor com temperatura mais baixa), em que são despejados o gás de descarga e o calor do radiador. O restante da energia liberada pela combustão da gasolina serve para movimentar o automóvel. O calor descarregado no ar não é utilizado, tendo apenas o efeito de aquecer o ambiente.
O rendimento de qualquer máquina térmica é inferior a 100%. Na realidade, os rendimentos das máquinas térmicas estão situados muito abaixo desse limite. Por exemplo, nas locomotivas a vapor esse rendimento é cerca de 10%, nos motores a gasolina nunca ultrapassa 30% e nos motores Diesel, que estão entre as máquinas mais eficientes, o rendimento situa-se em torna de 40%.