永动机是一种机械装置，被称为不需要外部能源输入，在只有一个热源的情况下能够持续运动并对外部执行功力。然而，这种机械装置违背了能量守恒定律，因此永动机的制造是不可能的。虽然存在一些利用力矩变化的魔轮，以及利用浮力、水力等原理的永动机的设想，但通过试验已经证实这些方案要么是失败的，要么只是骗局，并没有成功实现。1842年，荷兰科学家迈尔提出了能量守恒和能量转化定律；1843年，英国科学家詹姆斯·焦耳提出了热力学第一定律，他们从理论上证明了能够自行生成能量的第一类永动机是不可能实现的。热力学第一定律的一种表述方式就是：第一类永动机是不可能实现的。曾经有人设计了一种机器，希望通过从高温热源（如锅炉）吸热并全都用于执行功力，而不向低温热源排放热量。这种机器的效率是否能达到100%呢？尽管这种机器并不违反能量守恒定律，但是它们并没有成功制造出来。人们将这种只从单一热源吸热并持续执行功力的永动机称为第二类永动机。然而，这种永动机是无法制造的，因为机械能和内能的转化是有方向性的：机械能可以转化为内能，但内能却无法全部转化为机械能，而不引起其他变化。在研究永动机的过程中，人们得到了一些意外的收获。
