Η θερμική μηχανική είναι ένα ευρύ πεδίο της μηχανικής που περιλαμβάνει τεχνολογίες που ασχολούνται με συστήματα θέρμανσης και ψύξης, μεταφορά θερμότητας και μηχανική ρευστών. Τα όργανα που ελέγχουν τη θερμοκρασία είναι απαραίτητα σε πολλούς τομείς, συμπεριλαμβανομένης της βιομηχανίας ηλεκτρικής ενέργειας. η αυτοκινητοβιομηχανία· και τη βιομηχανία θέρμανσης, εξαερισμού και κλιματισμού (HVAC). Οι αρχές της θερμικής μηχανικής είναι επίσης κρίσιμες για τη λειτουργία των οχημάτων και άλλων μηχανών.
Η μεταφορά θερμότητας είναι μια σημαντική ανησυχία εντός του πεδίου. Η μεταφορά ενέργειας, με τη μορφή θερμότητας, σε διαφορετικές φυσικές περιοχές είναι μεταφορά θερμότητας. Όταν μια περιοχή υψηλής θερμοκρασίας βρίσκεται δίπλα σε μια περιοχή χαμηλότερης θερμοκρασίας, η θερμότητα ρέει φυσικά από την περιοχή υψηλότερης θερμοκρασίας στην περιοχή χαμηλότερης θερμοκρασίας. Αυτή η αρχή, γνωστή ως αγωγιμότητα, χρησιμοποιείται σε πολλές ρυθμίσεις θερμικής μηχανικής για την αύξηση ή τη μείωση της θερμοκρασίας ενός συστήματος. Η μόνωση, για παράδειγμα, ελαχιστοποιεί την αγωγιμότητα της θερμότητας και διατηρεί τις περιοχές θερμοκρασίας σχετικά διακριτές.
Η θέρμανση και η ψύξη των υγρών είναι σημαντική σε πολλά βιομηχανικά περιβάλλοντα και αποτελεί έναν άλλο κλάδο της θερμικής μηχανικής. Ένας μηχανικός σε αυτόν τον τομέα πρέπει επίσης να κατανοήσει τη δυναμική των ρευστών. Το ψυκτικό, μια ψυκτική ουσία, χρησιμοποιείται για τη μείωση της θερμοκρασίας των διεργασιών και την πρόληψη της υπερθέρμανσης. Το βράσιμο είναι μια άλλη μέθοδος που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ατμού που μπορεί να συμπυκνωθεί κατά τη διύλιση ενός χημικού προϊόντος. Η μελέτη αυτών των διεργασιών βοηθά τους θερμικούς μηχανικούς να καθορίσουν τη βέλτιστη ρύθμιση της θερμοκρασίας σε κάθε περίπτωση.
Η θερμική μηχανική έχει εφαρμογές και εκτός βιομηχανικών εγκαταστάσεων. Ένα παράδειγμα είναι η βιομηχανία HVAC, η οποία ασχολείται με την ψύξη, τον εξαερισμό και τη ρύθμιση της θερμοκρασίας μέσα στα κτίρια. Ένα κτίριο γραφείων σε ζεστό, υγρό κλίμα μπορεί να χρειάζεται περισσότερο εξαερισμό και κλιματισμό για την προώθηση της ψύξης από το ίδιο κτίριο σε ψυχρό κλίμα. Εμπορικές εγκαταστάσεις, όπως εστιατόρια, ενδέχεται να απαιτούν εκτεταμένα συστήματα ψύξης για την αποθήκευση τροφίμων. Όλες αυτές οι τεχνικές εκτιμήσεις θα εμπίπτουν στη σφαίρα αυτού του τύπου μηχανικής.
Σε μικρότερη κλίμακα, οχήματα όπως τα αυτοκίνητα χρησιμοποιούν θερμική μηχανική στην καθημερινή τους λειτουργία. Η θέρμανση και η ψύξη του αυτοκινήτου ελέγχονται από συστήματα θερμικής διαχείρισης που είναι ενσωματωμένα στη σχεδίαση. Η μεταφορά θερμότητας, η δυναμική των υγρών και άλλες αρχές της μηχανικής λειτουργούν για την ψύξη του κινητήρα και τη διατήρηση της ροής λαδιού.
Η θερμική μηχανική είναι σημαντική για το σχεδιασμό σχεδόν κάθε μηχανής. Τα μηχανικά στοιχεία και τα ηλεκτρικά κυκλώματα παράγουν θερμότητα κατά τη λειτουργία και η συσσώρευση θερμότητας μπορεί συχνά να απειλήσει τη συσκευή. Οι μηχανισμοί ψύξης, συνήθως ανεμιστήρες ή κυκλοφορητές υγρών, προστίθενται για να αντισταθμίσουν και να βοηθήσουν στη ρύθμιση της εσωτερικής θερμοκρασίας του μηχανήματος. Οι συσκευές που χρησιμοποιούν αυτήν την αρχή περιλαμβάνουν υπολογιστές και μπαταρίες αυτοκινήτου.