Um engenheiro térmico é um especialista que usa o conhecimento da termodinâmica para projetar e construir sistemas que transferem calor ou energia. Um forte conhecimento da dinâmica de fluidos é frequentemente necessário por esses engenheiros, porque líquidos e gases são geralmente os meios pelos quais o calor é transferido. Dentro do campo da engenharia térmica, existem vários outros campos especializados. Os engenheiros térmicos podem trabalhar com sistemas muito pequenos, como os de eletrônicos ou sistemas muito grandes, como os de edifícios ou veículos. Além disso, esse engenheiro pode projetar ou construir sistemas que transferem calor para dentro ou para fora de outras formas de energia.
Uma responsabilidade comum de um engenheiro térmico é projetar sistemas para aquecimento e resfriamento. Esses sistemas podem ser pequenos, como os encontrados em computadores ou eletrônicos, ou grandes, como os encontrados em edifícios ou aeronaves. Fluidos ou gases são freqüentemente usados para mover o calor pelo sistema, para que ele permaneça na temperatura ideal.
Um bom entendimento da termodinâmica, o estudo de como o calor se move através de um sistema, é essencial para um engenheiro térmico. Diferentes fluidos, líquidos e materiais sólidos transferem calor de maneiras diferentes. Ao projetar ou construir sistemas de transferência de calor, os engenheiros levam em consideração os vários materiais utilizados. Experimentos e simulações geralmente fornecem a esses engenheiros uma grande quantidade de informações sobre a maneira como o calor se moverá pelo sistema acabado.
Os deveres de um engenheiro térmico podem envolver o projeto e a construção reais desses sistemas ou podem ser de natureza mais teórica. Modelos e simulações de computador são frequentemente usados na termodinâmica para prever como um sistema responderá às mudanças de temperatura, sejam elas criadas por fontes externas ou por processos internos. Um engenheiro pode ser empregado para fornecer análises e conselhos no desenvolvimento de sistemas complexos.
Também é possível para um engenheiro térmico trabalhar com a transferência de calor de ou para outros tipos de energia. Calor, movimento, atividade elétrica e alteração química podem ser transformados um no outro, o que pode ser desejável ou um efeito que precisa ser combatido por um engenheiro. Um engenheiro pode projetar maneiras de afastar o calor das partes mecânicas de uma máquina, para que o calor gerado pelo movimento da máquina não a danifique. A energia elétrica também pode ser gerada a partir de um aumento na temperatura de um sistema, que, dependendo da natureza do sistema, pode precisar ser aproveitado ou combatido.