Termodinamično analizo uporabljajo inženirji za oceno, kako energija vpliva na zmogljivost mehanskih sistemov. Uporablja matematične modele za določanje učinkov različnih vnosov energije in nekaterih energijskih izhodov, ki so posledica delovanja stroja. Inženirji razvijejo modele za ponazoritev spremenljivk, ki neposredno vplivajo na energetski cikel sistema. Pogosti sistemi, ki se ocenjujejo s to vrsto analize, so motorji z notranjim zgorevanjem in parni cikli.
Del termodinamične analize preučuje, kako se energija premika po mehanskem sistemu, kot je motor. Pojasnjuje, kako ta energija povzroči delovanje sistema. Na primer, motor z notranjim zgorevanjem vozila, energija, proizvedena pri gorenju bencina, sodeluje z deli motorja in proizvaja moč, ki je potrebna za nadaljnje gibanje avtomobila ali tovornjaka. Analiza poskuša razložiti, kako ta proces deluje.
Glede na različne vrednosti vnosa energije se lahko ta analiza uporabi za določitev razpona zmogljivosti mehanskega sistema. Matematični modeli so konstruirani za vzpostavitev določenih parametrov ali zakonitosti. Preprosto povedano, ti modeli pojasnjujejo, kako če se v sistem vnese količina energije “x”, bo ta deloval na ravni “y”. Potencialni odzivi se merijo tudi s termodinamično analizo, da se določijo meje zmogljivosti sistemov.
Analitični proces razgradi in izolira različne vire energije, ki jih sistem potrebuje za proizvodnjo energije. Preučuje, kako ti viri energije medsebojno delujejo na vsakem koraku procesa. Spet na primeru avtomobilskega motorja bi bil vsak glavni element sistema – kot so bencin, tlak in temperatura – ločen in bi bilo določeno, na kateri točki bi določeni elementi in interakcije povzročile različne reakcije v motorju. Inženirji na primer vedo, da se bencin pri segrevanju, ki ga sproži proces vžiga avtomobila, razširi in sežge, da zagotovi vozilu moč za premikanje.
V termodinamični analizi je delovanje mehanskega sistema običajno označeno kot proces, ki je ločen v posebne korake. Medtem ko bodo ločeni koraki običajno temeljili drug na drugem, se vsak preuči, da se ugotovi, kako prispeva k delovanju sistema in ali neposredno vpliva na količino energije, ki jo sistem ustvari. Iz teh korakov postopka inženirji razvijejo verjeten matematični model, ki ga je mogoče uporabiti za napovedovanje učinkovitosti.
Matematični modeli, ki jih razvijejo inženirji, se razlikujejo glede na vrsto mehanskega sistema, ki se ocenjuje. Večina vključuje algebraične enačbe, saj se termodinamična analiza pogosto ukvarja z nizom znanih in neznanih spremenljivk. Za pojasnitev medsebojne dinamike mehanskega sistema in njegovih virov moči je mogoče ustvariti več enačb.