Ένας θερμικός μηχανικός είναι ένας ειδικός που χρησιμοποιεί γνώσεις θερμοδυναμικής για να σχεδιάσει και να κατασκευάσει συστήματα που μεταφέρουν θερμότητα ή ενέργεια. Αυτοί οι μηχανικοί χρειάζονται συχνά μια ισχυρή γνώση της δυναμικής των ρευστών επειδή τα υγρά και τα αέρια είναι συνήθως το μέσο μέσω του οποίου μεταφέρεται η θερμότητα. Στο πεδίο της θερμικής μηχανικής, υπάρχουν πολλά άλλα εξειδικευμένα πεδία. Οι θερμικοί μηχανικοί ενδέχεται να εργάζονται με πολύ μικρά συστήματα, όπως αυτά που βρίσκονται σε ηλεκτρονικά ή πολύ μεγάλα συστήματα, όπως αυτά σε κτίρια ή οχήματα. Επιπλέον, μπορεί να αναμένεται από αυτόν τον μηχανικό να σχεδιάσει ή να κατασκευάσει συστήματα που μεταφέρουν θερμότητα σε ή εκτός άλλων μορφών ενέργειας.
Μια κοινή ευθύνη ενός θερμικού μηχανικού είναι ο σχεδιασμός συστημάτων θέρμανσης και ψύξης. Αυτά τα συστήματα μπορεί να είναι μικρά, όπως αυτά που βρίσκονται σε υπολογιστές ή ηλεκτρονικά, ή μεγάλα, όπως αυτά που βρίσκονται σε κτίρια ή αεροσκάφη. Υγρά ή αέρια χρησιμοποιούνται συχνά για τη μεταφορά θερμότητας γύρω από το σύστημα, έτσι ώστε να παραμένει στη βέλτιστη θερμοκρασία.
Η καλή κατανόηση της θερμοδυναμικής, η μελέτη του τρόπου με τον οποίο η θερμότητα κινείται μέσω ενός συστήματος, είναι απαραίτητη για έναν θερμικό μηχανικό. Διαφορετικά υγρά, υγρά και στερεά υλικά μεταφέρουν θερμότητα με διαφορετικούς τρόπους. Κατά το σχεδιασμό ή την κατασκευή συστημάτων μεταφοράς θερμότητας, οι μηχανικοί λαμβάνουν υπόψη τα διάφορα υλικά που χρησιμοποιούνται. Τα πειράματα και οι προσομοιώσεις συχνά δίνουν σε αυτούς τους μηχανικούς πολλές πληροφορίες σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο η θερμότητα θα κινηθεί μέσω του τελικού συστήματος.
Τα καθήκοντα ενός θερμικού μηχανικού μπορεί να περιλαμβάνουν τον πραγματικό σχεδιασμό και την κατασκευή αυτών των συστημάτων, ή μπορεί να έχουν πιο θεωρητικό χαρακτήρα. Τα μοντέλα υπολογιστών και οι προσομοιώσεις χρησιμοποιούνται συχνά στη θερμοδυναμική για να προβλέψουν πώς ένα σύστημα θα ανταποκριθεί στις μεταβολές της θερμοκρασίας, είτε οι αλλαγές δημιουργούνται από εξωτερικές πηγές είτε από εσωτερικές διεργασίες. Ένας μηχανικός μπορεί να χρησιμοποιηθεί προκειμένου να παράσχει ανάλυση και συμβουλές στην ανάπτυξη πολύπλοκων συστημάτων.
Είναι επίσης δυνατό για έναν θερμικό μηχανικό να συνεργάζεται με τη μεταφορά θερμότητας προς ή από άλλους τύπους ενέργειας. Η θερμότητα, η κίνηση, η ηλεκτρική δραστηριότητα και η χημική αλλαγή μπορούν να μετατραπούν σε ένα άλλο, το οποίο μπορεί να είναι επιθυμητό ή ένα αποτέλεσμα που πρέπει να αντιμετωπιστεί από έναν μηχανικό. Ένας μηχανικός μπορεί να σχεδιάσει τρόπους για να μεταφέρει τη θερμότητα μακριά από τα μηχανικά μέρη ενός μηχανήματος, έτσι ώστε η θερμότητα που παράγεται από την κίνηση του μηχανήματος να μην το βλάψει. Η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί επίσης να παραχθεί από μια αύξηση της θερμοκρασίας ενός συστήματος, η οποία, ανάλογα με τη φύση του συστήματος, μπορεί να χρειαστεί να αξιοποιηθεί ή να αντιμετωπιστεί.