违反热力学第二定律，从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其它影响的热机称为第二类永动机。第二类永动机不可能制成，表示机械能和内能的转化过程具有方向性。也是有能量输入的单热源热机。

历史上首个成型的第二类永动机装置是1881年美国人约翰·嘎姆吉为美国海军设计的零发动机，这一装置利用海水的热量将液氨汽化，推动机械运转。但是这一装置无法持续运转，因为汽化后的液氨在没有低温热源存在的条件下无法重新液化，因而不能完成循环。