Inženjeri koriste termodinamičku analizu da procijene kako energija utječe na performanse mehaničkih sustava. Koristi matematičke modele za određivanje učinaka različitih energetskih ulaza i nekih energetskih izlaza koji proizlaze iz rada stroja. Inženjeri razvijaju modele kako bi ilustrirali varijable koje imaju izravan utjecaj na energetski ciklus sustava. Uobičajeni sustavi koji se ocjenjuju ovom vrstom analize su motori s unutarnjim izgaranjem i parni ciklusi.
Dio termodinamičke analize ispituje kako se energija kreće kroz mehanički sustav, kao što je motor. Objašnjava kako ta energija uzrokuje funkcioniranje sustava. Na primjer, motor s unutarnjim izgaranjem vozila, energija proizvedena izgaranjem benzina stupa u interakciju s dijelovima motora, stvarajući snagu potrebnu da se automobil ili kamion nastavi kretati. Analiza pokušava objasniti kako ovaj proces funkcionira.
S obzirom na različite vrijednosti ulazne energije, ova se analiza može koristiti za određivanje raspona performansi mehaničkog sustava. Matematički modeli se konstruiraju kako bi se ustanovili određeni parametri ili zakoni. Jednostavnim riječima, ovi modeli objašnjavaju kako će, ako se u sustav unese “x” količina energije, funkcionirati na “y” razini. Potencijalni odgovori također se mjere u termodinamičkoj analizi kako bi se odredile granice performansi sustava.
Analitički proces razgrađuje i izolira različite izvore energije koji su sustavu potrebni za proizvodnju energije. Ispituje kako ti izvori energije međusobno djeluju u svakom koraku procesa. Opet, koristeći primjer automobilskog motora, svaki glavni element sustava – kao što su benzin, tlak i temperatura – bi se razdvojio i odredilo bi se u kojoj bi točki određeni elementi i interakcije izazvali različite reakcije unutar motora. Na primjer, inženjeri znaju da kada se benzin zagrije, što je potaknuto procesom paljenja automobila, on se širi i sagorijeva kako bi vozilo dobilo snagu za kretanje.
U termodinamičkoj analizi performanse mehaničkog sustava obično se karakteriziraju kao proces koji je podijeljen u specifične korake. Dok se zasebni koraci obično nadovezuju jedan na drugi, svaki se ispituje kako bi se utvrdilo kako doprinosi radu sustava i utječe li izravno na količinu energije koju sustav generiše. Iz ovih koraka procesa, inženjeri razvijaju vjerojatni matematički model koji se može koristiti za predviđanje performansi.
Matematički modeli koje inženjeri razvijaju varirat će ovisno o vrsti mehaničkog sustava koji se ocjenjuje. Većina uključuje algebarske jednadžbe budući da se termodinamička analiza često bavi skupom poznatih i nepoznatih varijabli. Može se stvoriti nekoliko jednadžbi kako bi se objasnila međudinamika mehaničkog sustava i njegovih izvora snage.