Ilmu termal adalah cabang penyelidikan ilmiah yang secara khusus membahas panas dan energi, melalui termodinamika dan perpindahan panas. Ilmu termal digunakan dalam banyak aplikasi praktis, seperti sistem pemanas, pembangkit energi, dan juga eksperimental. Ilmu termal biasanya dianggap sebagai cabang teknik, karena dalam aplikasi praktisnya paling sering digunakan oleh para insinyur yang mencoba merancang sistem pemanas dan pembangkit energi yang lebih aman dan efisien.
Ilmu termal pertama-tama melihat termodinamika, yang merupakan cabang fisika yang menggabungkan beberapa variabel dan bagaimana mereka berinteraksi untuk membentuk panas atau energi. Termodinamika mempelajari interaksi suhu, tekanan, dan volume dalam suatu sistem untuk menciptakan panas, energi, atau keduanya. Metamorfosis energi dalam mengejar kekuasaan dan panas adalah fokus termodinamika, yang mengacu pada output energik perangkat sebagai “kerja,” gaya yang dibutuhkan untuk memindahkan objek. Termodinamika diatur oleh beberapa aturan, seperti kebanyakan disiplin ilmu.
Aturan pertama adalah tidak mungkin mengekstraksi lebih banyak energi dari suatu sistem daripada yang dimasukkan, karena energi hanya dapat diubah menjadi bentuk baru, tidak diciptakan atau dimusnahkan. Yang kedua adalah bahwa semua mesin akan kehilangan efisiensi antara energi input dan output dalam proses yang disebut entropi, di mana energi sebenarnya hilang. Aturan-aturan ini mengatur sistem konversi energi dari bendungan hidroelektrik ke mesin bensin, dan merupakan bagian penting dari termodinamika.
Ilmu termal adalah upaya untuk menyeimbangkan perpindahan panas dan hukum termodinamika dalam upaya untuk keluar lebih dulu ketika menghasilkan energi. Ilmu termal menggabungkan beberapa disiplin ilmu, semuanya berhubungan dengan energi, karena ilmuwan dan insinyur bekerja sama untuk menggunakan energi panas secara lebih efisien. Ilmu termal mencari cara baru untuk mengekstrak panas, mengisolasi energi, dan memanfaatkannya dengan cara yang paling praktis.
Mahasiswa ilmu termal tertarik untuk mengeksplorasi mode alternatif pengumpulan energi, serta memaksimalkan keselamatan manusia di sekitar sistem konversi energi. Ketika ilmu termal digunakan dalam aplikasi praktis, para insinyur melihat sifat perpindahan panas dari objek atau sistem energi, serta mencoba menentukan apa keseimbangan energi secara keseluruhan dalam suatu sistem. Selain itu, para insinyur melihat prinsip-prinsip termodinamika, yang mencakup reaksi kimia dan fisika di samping hukum primer.
Ketika digunakan secara teoritis, fisikawan yang fokus pada ilmu termal tertarik untuk mengeksplorasi bagaimana listrik diubah, dan bagaimana sistem untuk konversi energi dapat ditingkatkan. Studi ilmu termal pada tingkat teoretis telah menyebabkan pengenalan banyak perangkat hemat energi, serta peningkatan efisiensi dan keamanan. Dalam kedua kasus, ilmu termal melihat interaksi mendasar antara proses fisik dan kimia, dan hasilnya.