能量轉換，是將能量從一種形式轉換為另一種形式的過程。在物理學中，能量是指提供執行工作（例如舉起物體）或提供熱量的能力的量。根據能量守恒定律，除了轉化以外，能量還可以轉移到其他位置或對象，但不能創建或銷毀。

許多形式的能量都可以用于自然過程中，或為社會提供某種服務，例如供暖、制冷、照明或進行機械操作來操作機器。例如，為了給房屋供暖，熔爐燃燒燃料，將其化學勢能轉換為熱能，然后將其傳遞到房屋的空氣中以提高其溫度。

從其他形式的能量轉換為熱能的效率可能為100％。非熱能形式之間的轉換可能會以相當高的效率進行，盡管由于摩擦和類似的過程，總會有一些熱能消散。有時，效率接近100％，例如當物體掉入真空中時，勢能轉化為動能時。這也適用于相反的情況；例如，橢圓軌道上的物體圍繞另一個物體移動時，其動能（速度）轉換為重力勢能（與另一個物體的距離），遠離其母體。當達到最遠點時，它將逆轉過程，加速并將勢能轉換為動能。由于空間接近真空，因此該過程的效率接近100％。

熱能之所以獨特，是因為它無法轉化為其他形式的能量。只能使用熱/熱能（溫度）密度的差異來執行功，并且這種轉換的效率（遠遠）小于100％。這是因為熱能代表了一種特別無序的能量形式。它隨機分布在構成系統的微觀粒子集合的許多可用狀態中（據說每個粒子的位置和動量的這些組合形成了一個相空間）。這種無序或隨機性的量度是熵，其定義特征是隔離系統的熵永遠不會降低。一個人不能采取高熵系統（例如具有一定量熱能的熱物質）并將其轉換為低熵狀態（例如具有相應較低能量的低溫物質），而該熵不會傳播到其他地方（如周圍的空氣）。換句話說，如果不將能量散布到其他地方，就無法集中能量。

一個煤炭火電電廠涉及這些能源轉化：

1. 煤中的化學能在燃燒廢氣中轉化為熱能
2. 熱能的排氣轉化成熱能的蒸汽通過熱交換
3. 蒸汽的熱能在渦輪機中轉換為機械能
4. 渦輪機的機械能通過發電機轉換為電能，這是最終的輸出

在這樣的系統中，xxx步和第四步效率很高，但是第二步和第三步效率較低。最高效的燃氣發電站可實現50％的轉換效率。燃油和燃煤發電站的效率較低。

1. 燃料中的化學能通過燃燒轉化為膨脹氣體的動能
2. 膨脹氣體的動能轉化為線性活塞運動
3. 線性活塞運動轉換為旋轉曲軸運動
4. 曲軸旋轉運動傳遞到變速箱總成中
5. 旋轉運動傳出變速箱總成
6. 旋轉運動通過差速器
7. 旋轉運動從差速器傳遞到驅動輪
8. 驅動輪的旋轉運動轉換為車輛的線性運動

有許多不同的機器和換能器將一種能量形式轉換為另一種能量形式。簡短的示例列表如下：

• 熱電（熱量→電能）
• 地熱能（熱量→電能）
• 熱力發動機，例如汽車中使用的內燃發動機或蒸汽發動機（熱能→機械能）
• 海洋熱能（熱量→電能）
• 水力發電大壩（重力勢能→電能）
• 發電機（動能或機械功→電能）
• 燃料電池（化學能→電能）
• 電池（電）（化學能→電能）
• 火（化學能→熱量和光能）
• 電燈（電能→熱量和光）
• 麥克風（聲音→電能）
• 波功率（機械能→電能）
• 風車（風能→電能或機械能）
• 壓電（應變→電能）
• 摩擦（動能→熱）
• 電加熱器（電能→熱量）
• 光合作用（電磁輻射→化學能）
• ATP水解（三磷酸腺苷中的化學能→機械能）