La ciencia térmica es una rama de la investigación científica que se ocupa específicamente del calor y la energía, a través de la termodinámica y la transferencia de calor. La ciencia térmica se utiliza en muchas aplicaciones prácticas, como sistemas de calefacción, generación de energía y también experimentalmente. La ciencia térmica generalmente se considera una rama de la ingeniería, porque en aplicaciones prácticas es utilizada con mayor frecuencia por ingenieros que intentan diseñar sistemas de generación de energía y calefacción más seguros y eficientes.
La ciencia térmica analiza primero la termodinámica, que es una rama de la física que incorpora varias variables y cómo interactúan para formar calor o energía. La termodinámica examina la interacción de la temperatura, la presión y el volumen dentro de un sistema para crear calor, energía o ambos. La metamorfosis de la energía en la búsqueda del poder y el calor es el foco de la termodinámica, que se refiere a la producción energética de un dispositivo como «trabajo», la fuerza necesaria para mover un objeto. La termodinámica se rige por varias reglas, al igual que la mayoría de las disciplinas científicas.
La primera regla es que no es posible extraer más energía de un sistema de la entrada, porque la energía solo se puede convertir en una nueva forma, no se crea ni se destruye. La segunda es que todas las máquinas perderán eficiencia entre la energía de entrada y la de salida en un proceso llamado entropía, donde la energía en realidad se pierde. Estas reglas gobiernan los sistemas de conversión de energía desde las represas hidroeléctricas hasta el motor de gasolina, y son una parte crucial de la termodinámica.
La ciencia térmica es un intento de equilibrar la transferencia de calor y las leyes de la termodinámica en un intento de salir adelante en la generación de energía. La ciencia térmica incorpora varias disciplinas científicas, todas relacionadas con la energía, ya que los científicos y los ingenieros trabajan juntos para utilizar la energía térmica de manera más eficiente. La ciencia térmica busca nuevas formas de extraer calor, aislar la energía y utilizarla de la manera más práctica posible.
Los estudiantes de ciencia térmica están interesados en explorar modos alternativos de recolección de energía, así como en maximizar la seguridad humana en torno a los sistemas de conversión de energía. Cuando se utiliza la ciencia térmica en una aplicación práctica, los ingenieros observan las propiedades de transferencia de calor de los objetos o sistemas de energía, así como también tratan de determinar cuál es el balance general de energía dentro de un sistema. Además, los ingenieros analizan los principios de la termodinámica, que incluyen reacciones químicas y físicas además de las leyes primarias.
Cuando se usa teóricamente, los físicos que se centran en la ciencia térmica están interesados en explorar cómo se convierte la electricidad y cómo se pueden mejorar los sistemas para la conversión de energía. El estudio de la ciencia térmica a nivel teórico ha llevado a la introducción de muchos dispositivos de ahorro de energía, así como a aumentos en la eficiencia y la seguridad. En ambos casos, la ciencia térmica está analizando las interacciones fundamentales entre los procesos físicos y químicos, y el resultado.