从热力学第一定律来看，能量在转换过程中是守恒的，即能量不会消失也不会创生，但不同的能量形式转换时会有能量损失。在热机的运行过程中，燃料燃烧产生的热能无法完全转化为机械能，部分能量会以热能、光能等形式散失到环境中。
热力学第二定律，也就是热二，表述了热量传递的方向性和熵增的概念。热量总是从高温流向低温，而在热机的运行过程中，无论技术如何先进，总有一部分热量会从高温区域传递到低温环境，这部分热量并未做功，因此造成了效率损失。熵增的过程表明，热量转换过程中的无序性增加，使得系统向更加混乱的状态发展，这也是效率无法达到100%的原因之一。
热机效率无法达到100%是因为能量转换过程中的损失和热量传递的方向性。这些损失包括燃烧过程中的热能损失、热量向环境的传递、机械运动中的能量损失等。热二所描述的热传递方向和熵增过程也决定了热机效率无法达到理论上的最大值。
在实际应用中，提高热机效率的方法包括改进燃烧技术、优化热交换器设计、减少机械摩擦等。虽然无法完全达到100%的效率，但通过技术手段可以显著提高热机的效率，使其更加接近理论极限。
