し続けることができるという、架空の動力機関。エネルギーの供給を受けないで仕事をし続ける機械を第1種（の）永久機関といい、ただ一つの熱源から熱（量）を吸収して、これをそのまま外部への仕事に変え続ける機械を第2種（の）永久機関という。
この両者をまとめて永久機関という。
熱力学が確立される以前には、このような永久機関、とくに第2種永久機関は可能かもしれないと考えられ、いろいろ議論されたり、実験されたりしたが、それらは不可能であることが明らかとなった。
しかし重要なことは、錬金術への幾多の試みが近代科学への道を切り開いたと同じく、この永久機関をつくろうとする努力の積み重ねによって熱力学が確立されていったことである。
熱力学ではまず、熱の性質は、力学的、電気的、磁気的、化学的エネルギーと同じく、エネルギーの一つの形態であることが示される。
熱がエネルギーであれば、熱の場合も含めてエネルギー保存則が成り立つはずである。
これは熱力学第一法則とよばれる。熱力学で取り扱うエネルギーはまず、物体系のもつ内部エネルギーについてである。