Termodynamisk analys används av ingenjörer för att utvärdera hur energi påverkar prestanda hos mekaniska system. Den använder matematiska modeller för att bestämma effekterna av olika energiinsatser och några av de energiuttag som är resultatet av en maskins drift. Ingenjörer utvecklar modeller för att illustrera de variabler som har en direkt inverkan på systemets energicykel. Vanliga system som utvärderas med denna typ av analys är förbränningsmotorer och ångcykler.
En del av en termodynamisk analys undersöker hur energi rör sig genom ett mekaniskt system, till exempel en motor. Den förklarar hur den energin får systemet att fungera. Till exempel, ett fordons förbränningsmotor, energin som produceras av att förbränna bensin interagerar med motorns delar och producerar den kraft som behövs för att bilen eller lastbilen ska kunna fortsätta röra sig. Analysen försöker förklara hur denna process fungerar.
Givet olika energiinmatningsvärden kan denna analys användas för att bestämma prestandaområdena för ett mekaniskt system. Matematiska modeller är konstruerade för att fastställa vissa parametrar eller lagar. Enkelt uttryckt förklarar dessa modeller hur om ”x” mängd energi sätts in i systemet, kommer det att fungera på ”y”-nivå. Potentiella svar mäts också i en termodynamisk analys för att fastställa prestandagränserna för system.
Den analytiska processen bryter ner och isolerar de olika energikällor som ett system behöver för att producera kraft. Den undersöker hur dessa energikällor interagerar med varandra i varje steg i processen. Återigen med exemplet med en bilmotor skulle varje huvudelement i systemet – såsom bensin, tryck och temperatur – separeras och det skulle bestämmas vid vilken tidpunkt vissa element och interaktioner skulle orsaka olika reaktioner i motorn. Ingenjörer vet till exempel att när bensinen värms upp, vilket utlöses av bilens tändningsprocess, expanderar den och förbränns för att ge fordonet kraft att röra sig.
I en termodynamisk analys karakteriseras ett mekaniskt systems prestanda vanligtvis som en process som är uppdelad i specifika steg. Medan de separata stegen vanligtvis bygger på varandra, undersöks var och en för att bestämma hur den bidrar till driften av systemet och om det direkt påverkar mängden ström som systemet genererar. Utifrån dessa processsteg utvecklar ingenjörer en trolig matematisk modell som kan användas för att förutsäga prestanda.
De matematiska modeller som ingenjörer utvecklar kommer att variera beroende på vilken typ av mekaniskt system som utvärderas. De flesta involverar algebraiska ekvationer eftersom en termodynamisk analys ofta handlar om en uppsättning kända och okända variabler. Flera ekvationer kan skapas för att förklara interdynamiken i det mekaniska systemet och dess kraftkällor.