La scienza termica è una branca dell’indagine scientifica che si occupa specificamente di calore ed energia, attraverso la termodinamica e il trasferimento di calore. La scienza termica è utilizzata in molte applicazioni pratiche, come i sistemi di riscaldamento, la generazione di energia e anche sperimentalmente. La scienza termica è generalmente considerata una branca dell’ingegneria, perché nelle applicazioni pratiche è più frequentemente utilizzata dagli ingegneri che stanno tentando di progettare sistemi di riscaldamento e generazione di energia più sicuri ed efficienti.
La scienza termica esamina prima la termodinamica, che è una branca della fisica che incorpora diverse variabili e il modo in cui interagiscono per formare calore o energia. La termodinamica esamina l’interazione di temperatura, pressione e volume all’interno di un sistema per creare calore, energia o entrambi. La metamorfosi dell’energia nella ricerca del potere e del calore è il fulcro della termodinamica, che si riferisce alla produzione energetica di un dispositivo come “lavoro”, la forza necessaria per spostare un oggetto. La termodinamica è governata da diverse regole, così come la maggior parte delle discipline scientifiche.
La prima regola è che non è possibile estrarre da un sistema più energia di quanta ne viene immessa, perché l’energia può essere solo convertita in una nuova forma, non creata o distrutta. Il secondo è che tutte le macchine perderanno efficienza tra energia in ingresso e in uscita in un processo chiamato entropia, in cui l’energia viene effettivamente persa. Queste regole governano i sistemi di conversione dell’energia dalle dighe idroelettriche al motore a benzina e sono una parte cruciale della termodinamica.
La scienza termica è un tentativo di bilanciare il trasferimento di calore e le leggi della termodinamica nel tentativo di emergere nella generazione di energia. La scienza termica comprende diverse discipline scientifiche, tutte relative all’energia, poiché scienziati e ingegneri lavorano insieme per utilizzare l’energia termica in modo più efficiente. La scienza termica cerca nuovi modi per estrarre calore, isolare energia e utilizzarlo nel modo più pratico possibile.
Gli studenti di scienze termiche sono interessati a esplorare modalità alternative di raccolta dell’energia, nonché a massimizzare la sicurezza umana intorno ai sistemi di conversione dell’energia. Quando la scienza termica viene utilizzata in un’applicazione pratica, gli ingegneri esaminano le proprietà di trasferimento del calore di oggetti o sistemi energetici, oltre a cercare di determinare quale sia l’equilibrio complessivo dell’energia all’interno di un sistema. Inoltre, gli ingegneri esaminano i principi della termodinamica, che includono reazioni chimiche e fisiche oltre alle leggi primarie.
Se usati in teoria, i fisici che si concentrano sulla scienza termica sono interessati a esplorare come viene convertita l’elettricità e come possono essere migliorati i sistemi per la conversione dell’energia. Lo studio della scienza termica a livello teorico ha portato all’introduzione di molti dispositivi per il risparmio energetico, nonché per incrementi di efficienza e sicurezza. In entrambi i casi, la scienza termica sta esaminando le interazioni fondamentali tra processi fisici e chimici e il risultato.