L’ingegneria termodinamica è l’applicazione dei principi termodinamici a problemi di progettazione ingegneristica. Le università hanno aree di specialità termodinamiche all’interno dei dipartimenti di ingegneria meccanica nei loro college di ingegneria. L’ingegneria termodinamica può riferirsi ad applicazioni termodinamiche industriali nel campo dell’ingegneria meccanica, nota anche come ingegneria dei processi termodinamici.
La termodinamica utilizza regole altamente definite per modellare eventi energetici naturali e sperimentali. Le leggi della termodinamica affermano quanto segue: la definizione di temperatura e flusso di calore, che l’energia non può essere creata o distrutta, che piccole quantità dell’energia originale di un sistema vengono sempre perse da uno stato all’altro e che la temperatura scende , deve esserci una quantità adeguata di energia termica persa. Le tecniche sviluppate nella scienza della termodinamica aiutano gli ingegneri a tenere conto delle variazioni di pressione, volume e temperatura in qualsiasi numero di applicazioni e campi di studio.
I corsi universitari in ingegneria termodinamica fanno solitamente parte di un programma di laurea all’interno della specializzazione in ingegneria meccanica che porta a un master o a un dottorato. Corsi universitari come meccanica dei fluidi, sistemi termodinamici e motori a combustione interna portano a studi più complessi. I corsi di laurea possono consistere in matematica applicata, termodinamica statistica e di equilibrio, dinamica dei gas, fluidodinamica, conversione dell’energia, dinamica dell’energia e combustione.
Le industrie di ingegneria termodinamica progettano, testano e sviluppano prodotti che richiedono vincoli su pressione, temperatura e volume. Le aziende aeronautiche si occupano dell’applicazione dei principi termodinamici alla progettazione e costruzione di sistemi a razzo. Le società di controllo dell’inquinamento atmosferico, trattamento termico e apparecchiature elettriche applicano i principi dell’ingegneria termodinamica nella progettazione e nel collaudo di inceneritori, lavasciuga, filtri, forni, essiccatori, fornaci e caldaie. Altre società di ingegneria termodinamica progettano e producono dispositivi di prova, come camere ambientali con forni e frigoriferi per testare la tolleranza al calore dei materiali e termocoppie per la lettura e il feedback delle variazioni delle temperature di prova.
Le industrie energetiche tradizionali, come le centrali a carbone e atomiche, applicano principi termodinamici su larga scala. La rivoluzione verde che incoraggia le fonti di energia alternative e pulite, come solare passivo, solare attivo, acqua, vento ed elettricità, richiede competenze ingegneristiche termodinamiche per calcolare i bilanci energetici nei sistemi di scambio per il riscaldamento, il raffreddamento e la gestione delle reti elettriche sia per l’edilizia abitativa che per l’industria . L’ingegneria termodinamica chimica tiene conto dei sistemi che sperimentano il cambiamento di stato in campi diversi come la produzione di acciaio e la produzione di particelle di dimensioni nanometriche nella progettazione di materiali intelligenti.