永動機是一種機械裝置，被稱為不需要外部能源輸入，在只有一個熱源的情況下能夠持續運動并對外部執行功力。然而，這種機械裝置違背了能量守恒定律，因此永動機的制造是不可能的。雖然存在一些利用力矩變化的魔輪，以及利用浮力、水力等原理的永動機的設想，但通過試驗已經證實這些方案要么是失敗的，要么只是騙局，并沒有成功實現。1842年，荷蘭科學家邁爾提出了能量守恒和能量轉化定律；1843年，英國科學家詹姆斯·焦耳提出了熱力學第一定律，他們從理論上證明了能夠自行生成能量的第一類永動機是不可能實現的。熱力學第一定律的一種表述方式就是：第一類永動機是不可能實現的。曾經有人設計了一種機器，希望通過從高溫熱源（如鍋爐）吸熱并全都用于執行功力，而不向低溫熱源排放熱量。這種機器的效率是否能達到100%呢？盡管這種機器并不違反能量守恒定律，但是它們并沒有成功制造出來。人們將這種只從單一熱源吸熱并持續執行功力的永動機稱為第二類永動機。然而，這種永動機是無法制造的，因為機械能和內能的轉化是有方向性的：機械能可以轉化為內能，但內能卻無法全部轉化為機械能，而不引起其他變化。在研究永動機的過程中，人們得到了一些意外的收獲。