Lämpötiede on tieteellisen tutkimuksen haara, joka käsittelee erityisesti lämpöä ja energiaa termodynamiikan ja lämmönsiirron kautta. Lämpötiedettä käytetään monissa käytännön sovelluksissa, kuten lämmitysjärjestelmissä, energiantuotannossa ja kokeellisesti. Lämpötiedettä pidetään yleensä tekniikan haarana, koska käytännön sovelluksissa sitä käyttävät useimmiten insinöörit, jotka yrittävät suunnitella turvallisempia ja tehokkaampia lämmitys- ja energiantuotantojärjestelmiä.
Lämpötiede tarkastelee ensin termodynamiikkaa, joka on fysiikan haara, joka sisältää useita muuttujia ja miten ne vuorovaikutuksessa muodostavat lämpöä tai energiaa. Termodynamiikka tutkii lämpötilan, paineen ja tilavuuden vuorovaikutusta järjestelmässä lämmön, energian tai molempien luomiseksi. Energian muodonmuutos voiman ja lämmön tavoittelussa on termodynamiikan painopiste, joka viittaa laitteen energiatehoon “työksi”, esineen siirtämiseen tarvittavaksi voimaksi. Termodynamiikkaa ohjaavat useat säännöt, kuten useimmat tieteenalat.
Ensimmäinen sääntö on, että järjestelmästä ei ole mahdollista saada enemmän energiaa kuin panos, koska energia voidaan muuttaa vain uuteen muotoon, ei luoda tai tuhota. Toinen on se, että kaikki koneet menettävät tehokkuutensa tulo- ja lähtöenergian välillä entropia -nimisessä prosessissa, jossa energiaa todella häviää. Nämä säännöt säätelevät energian muuntamisjärjestelmiä vesivoimaloista patoihin bensiinimoottoriin, ja ne ovat tärkeä osa termodynamiikkaa.
Lämpötiede on yritys tasapainottaa lämmönsiirtoa ja termodynamiikan lakeja yrittäessään päästä eteenpäin energiantuotannossa. Lämpötiede sisältää useita tieteenalaisia, jotka kaikki liittyvät energiaan, kun tutkijat ja insinöörit työskentelevät yhdessä käyttääkseen lämpöenergiaa tehokkaammin. Lämpötiede etsii uusia tapoja ottaa lämpöä, eristää energiaa ja käyttää sitä mahdollisimman käytännöllisellä tavalla.
Lämpötieteen opiskelijat ovat kiinnostuneita tutkimaan vaihtoehtoisia energiankeruutapoja sekä maksimoimaan ihmisten turvallisuuden energian muuntamisjärjestelmien ympärillä. Kun lämpötiedettä käytetään käytännön sovelluksessa, insinöörit tarkastelevat esineiden tai energiajärjestelmien lämmönsiirto -ominaisuuksia sekä yrittävät määrittää, mikä on järjestelmän yleinen energiatasapaino. Lisäksi insinöörit tarkastelevat termodynamiikan periaatteita, jotka sisältävät ensisijaisten lakien lisäksi kemiallisia ja fysikaalisia reaktioita.
Teoreettisesti käytettynä lämpötieteisiin keskittyvät fyysikot ovat kiinnostuneita tutkimaan, miten sähkö muunnetaan ja miten energian muuntamisjärjestelmiä voidaan parantaa. Lämpötieteen opiskelu teoreettisella tasolla on johtanut monien energiansäästölaitteiden käyttöönottoon sekä tehokkuuden ja turvallisuuden lisääntymiseen. Molemmissa tapauksissa lämpötiede tutkii fyysisten ja kemiallisten prosessien ja tuloksen perustavanlaatuisia vuorovaikutuksia.