蒸気エンジン編集
参照:蒸気エンジン#効率参照:蒸気力のタイムライン
ピストンエンジン編集
蒸気エンジンとタービンは、実用的なエンジンでは最大カルノー効率が63%であり、蒸気タービン発電所は40%の範囲で効率を達成することができるランキンサイクルで動作する。
蒸気機関の効率は、主に蒸気の温度と圧力、およびステージまたは拡張の数に関連しています。 蒸気機関の効率は、動作原理が発見されるにつれて改善され、熱力学の科学の発展につながった。 グラフを参照してください：蒸気機関の効率
初期の蒸気機関では、ボイラーはエンジンの一部と考えられていました。 今日、彼らは別々と考えられているので、述べられた効率が全体的であるか、ボイラーを含むか、またはエンジンだけであるかを知る必要があります。
初期の蒸気機関の効率と出力の比較は、いくつかの理由で困難です: 1）石炭のブッシェルのための標準的な重量はありませんでした,どこからでもすることができました82へ96ポンド(37へ44キロ). 2)石炭のための標準的な発熱量、およびおそらく発熱量を測定する方法がありませんでした。 石炭は今日の蒸気石炭よりもはるかに高い発熱量を有し、13,500BTU/ポンド（31メガジュール/kg）が時々言及された。 3）効率は”義務”として報告され、作業揚水の数フィートポンド（またはニュートンメートル）が生産されたことを意味したが、機械的なポンプ効率は知られていない。
1710年頃にトーマス-ニューコメンによって開発された最初のピストン蒸気機関は、わずかに半分（0.5％）の効率でした。 それは負荷によってシリンダーに引かれる大気圧の近くで蒸気と作動し、そして蒸気によって満たされるシリンダーに冷水のスプレーによって凝縮し、シリンダーで部分的な真空およびピストンを運転する大気の圧力を引き起こす。 蒸気を凝縮させる容器としてシリンダーを使用してまた次の周期の入って来る蒸気の熱の一部が熱効率を減らすシリンダーを暖めることで失われたようにシリンダーを冷却しました。 ジョン・スミートンがニューコメンのエンジンに改良を加えたことで、効率は1%以上に向上した。
James WattはNewcomenエンジンにいくつかの改良を加えましたが、その中で最も重要なのは外部凝縮器であり、冷却水がシリンダーを冷却するのを妨げました。 ワットのエンジンは大気圧よりわずかに上の蒸気で作動した。 ワットの改良により、効率は2.5倍以上に向上しました。熟練した機械工、工作機械、製造方法などの一般的な機械的能力の欠如は、1840年頃まで実際のエンジンとその設計の効率を制限しました。
高圧力エンジンはオリバー-エヴァンスによって開発され、リチャード-トレヴィシックによって独立して開発された。 これらのエンジンはあまり効率的ではなかったが、高い出力対重量比を有し、機関車やボートに動力を与えるために使用することができた。
ワットが最初に一定速度を維持するために使用していた遠心ガバナーは、入口蒸気を絞ることによって働き、圧力を低下させ、高（大気圧以上）圧力エンジンの効率を低下させた。 後の制御方法は、この圧力損失を低減または排除した。
Corliss蒸気エンジンの改良されたバルブ機構（特許取得済み。 1849）は、負荷を変えて速度を調整し、効率を約30％向上させることができました。 Corlissエンジンは、吸気と排気の蒸気用に別々のバルブとヘッダーを備えていたので、熱い供給蒸気はクーラーの排気ポートとバルブに接触することはありませんでした。 弁は蒸気の絞ることの量を減らし、より速い応答で起因した速く機能していた。 スロットルバルブを操作する代わりに、ガバナーを使用してバルブタイミングを調整し、可変蒸気を遮断しました。 可変カットオフは、コーリスエンジンの効率向上の大部分を占めていた。
Corlissの前に他の人は、可変カットオフの特許を取得したZachariahアレンを含む、このアイデアの少なくとも一部を持っていたが、需要の欠如、コストと複雑さPorter-Allen高速エンジン（ca。 1862年）は、他の同様のサイズのエンジンの三から五倍の速度で動作しました。 より高い速度は高められた効率に終ってシリンダーの凝縮の量を、最小にした。
複合エンジンは、効率のさらなる改善を与えました。 1870年代までには、三重膨張エンジンが船舶に使用されていた。 複合エンジンは、貨物よりも少ない石炭を運ぶために船を可能にしました。 コンパウンドエンジンはいくつかの機関車に使用されたが、機械的な複雑さのために広く採用されていなかった。非常によく設計され、構築された蒸気機関車は、その全盛期に約7-8％の効率を得るために使用されます。
非常によく設計され、構築された蒸気機関車 最も効率的なレシプロ蒸気機関の設計（ステージごと）はユニフローエンジンであったが、登場するまでには蒸気はディーゼルエンジンによって変位されており、石炭や石油の取り扱いに労力を必要とせず、より高密度の燃料であり、貨物の変位が少ないという利点があった。
1940年代初頭に収集された統計を使用して、サンタフェ鉄道は、彼らがかなりの数でサービスに入れていたFTユニットと比較して、蒸気機関車の艦隊の効率を測定しました。 彼らは、蒸気機関に使用される石油燃料のトンのコストは5 5.04であり、平均して20.37列車マイルシステム幅をもたらしたと判断しました。 ディーゼル燃料は11.61ドルであったが、1トン当たり133.13マイルを生産した。 実際には、ディーゼルは、限り二倍だけの費用が燃料を利用して汽船として六倍を実行しました。 これは、蒸気と比較してディーゼルエンジンの熱効率がはるかに優れているためです。 ミラージュ標準として使用されていた列車は、当時の通常のタナージュl（sic）であった4,000トンの貨物列車であった。
—Jim Valle、「蒸気エンジンはどのくらい効率的ですか？”
蒸気タービン編集
蒸気タービンは、最も効率的な蒸気エンジンであり、この理由のために普遍的に発電に使用されています。 タービン内の蒸気膨張はほぼ連続的であり、タービンは非常に多数の膨張段階に匹敵する。 臨界点で動作する蒸気発電所は、低い40％の範囲で効率があります。 タービンは直接回転式動きを作り出し、はるかに密集して、そして交換エンジンよりずっとより少しの重量を量り、そして非常に一定した速度の内でに制御することができる。 ガスタービンの場合と同様に、蒸気タービンはフルパワーで最も効率的に動作し、低速では不十分です。 従って、重量比率への高い発電にもかかわらず、蒸気タービンは主に一定した速度で動かすことができる適用で使用されました。 交流発電では、正しい周波数を維持するために非常に一定のタービン速度を維持する必要があります。
Stirling enginesEdit
スターリングサイクルエンジンは、任意の熱エンジンの最高の理論的効率を持っていますが、それは重量比に低い出力電力を有し、したがって、実用的なサイズのスターリングエンジンは大きくなる傾向があります。 スターリングエンジンのサイズ効果は、温度の上昇とエンジン部品の作動温度の実用的な限界に伴うガスの膨張への依存によるものである。 理想気体の場合、一定の体積の絶対温度を上げると、圧力は比例して増加するだけであるため、スターリングエンジンの低圧が大気圧である場合、実用的な圧力差は温度制限によって制約され、通常は数気圧以下であり、スターリングエンジンのピストン圧力は非常に低く、有用な出力を得るためには比較的大きなピストン領域が必要である。