Termoznanost je grana znanstvenog istraživanja koja se posebno bavi toplinom i energijom, kroz termodinamiku i prijenos topline. Toplinska znanost koristi se u mnogim praktičnim primjenama, kao što su sustavi grijanja, proizvodnja energije, a također i eksperimentalno. Toplinska znanost se obično smatra granom inženjerstva, jer je u praktičnim primjenama najčešće koriste inženjeri koji pokušavaju projektirati sigurnije i učinkovitije sustave grijanja i proizvodnje energije.
Toplinska znanost prvo gleda na termodinamiku, granu fizike koja uključuje nekoliko varijabli i način na koji one međusobno djeluju u stvaranju topline ili energije. Termodinamika ispituje interakciju temperature, tlaka i volumena unutar sustava za stvaranje topline, energije ili oboje. Metamorfoza energije u potrazi za snagom i toplinom u fokusu je termodinamike, koja se odnosi na energetski izlaz uređaja kao “rad”, silu potrebnu za pomicanje objekta. Termodinamika je regulirana nekoliko pravila, kao i većina znanstvenih disciplina.
Prvo pravilo je da iz sustava nije moguće izvući više energije nego što je uneseno, jer se energija može samo pretvoriti u novi oblik, a ne stvoriti ili uništiti. Drugi je da će svi strojevi izgubiti učinkovitost između ulazne i izlazne energije u procesu koji se zove entropija, gdje se energija zapravo gubi. Ova pravila reguliraju sustave pretvorbe energije od brana hidroelektrana do benzinskih motora i ključni su dio termodinamike.
Toplinska znanost pokušaj je uravnotežiti prijenos topline i zakone termodinamike u pokušaju da se izvuče naprijed u stvaranju energije. Toplinska znanost uključuje nekoliko znanstvenih disciplina, a sve se bave energijom, budući da znanstvenici i inženjeri rade zajedno na učinkovitijem korištenju toplinske energije. Toplinska znanost istražuje nove načine za izdvajanje topline, izolaciju energije i njezino korištenje na najpraktičniji mogući način.
Studenti toplinske znanosti zainteresirani su za istraživanje alternativnih načina prikupljanja energije, kao i za maksimiziranje ljudske sigurnosti oko sustava za pretvorbu energije. Kada se toplinska znanost koristi u praktičnoj primjeni, inženjeri promatraju svojstva prijenosa topline objekata ili energetskih sustava, kao i pokušavaju odrediti kakva je ukupna ravnoteža energije unutar sustava. Osim toga, inženjeri gledaju na principe termodinamike, koji osim primarnih zakona uključuju kemijske i fizikalne reakcije.
Kada se koriste teoretski, fizičari koji se usredotočuju na toplinsku znanost zainteresirani su za istraživanje načina na koji se električna energija pretvara i kako se sustavi za pretvorbu energije mogu poboljšati. Proučavanje toplinske znanosti na teorijskoj razini dovelo je do uvođenja mnogih uređaja za uštedu energije, kao i povećanja učinkovitosti i sigurnosti. U oba slučaja, toplinska znanost promatra temeljne interakcije između fizikalnih i kemijskih procesa, te rezultat.