Insinöörit käyttävät termodynaamista analyysiä arvioidakseen, miten energia vaikuttaa mekaanisten järjestelmien suorituskykyyn. Se käyttää matemaattisia malleja määrittääkseen eri energiatulojen ja joidenkin koneen toiminnasta johtuvien energialähteiden vaikutukset. Insinöörit kehittävät malleja havainnollistamaan muuttujia, joilla on suora vaikutus järjestelmän energiakiertoon. Yleisiä järjestelmiä, joita arvioidaan tämän tyyppisellä analyysillä, ovat polttomoottorit ja höyryjaksot.
Osa termodynaamisesta analyysistä tutkii, kuinka energia liikkuu mekaanisessa järjestelmässä, kuten moottorissa. Se selittää, miten tämä energia saa järjestelmän toimimaan. Esimerkiksi ajoneuvon polttomoottori, bensiinin polttamisesta syntyvä energia on vuorovaikutuksessa moottorin osien kanssa, mikä tuottaa auton tai kuorma -auton liikkumiseen tarvittavan tehon. Analyysi yrittää selittää, miten tämä prosessi toimii.
Kun otetaan huomioon erilaiset energian syöttöarvot, tätä analyysiä voidaan käyttää mekaanisen järjestelmän suorituskykyalueiden määrittämiseen. Matemaattiset mallit luodaan tiettyjen parametrien tai lakien määrittämiseksi. Yksinkertaisesti sanottuna nämä mallit selittävät, kuinka jos “x” määrä energiaa laitetaan järjestelmään, se toimii “y” tasolla. Mahdollisia vasteita mitataan myös termodynaamisessa analyysissä järjestelmien suorituskykyrajojen määrittämiseksi.
Analyyttinen prosessi hajottaa ja eristää erilaiset energialähteet, joita järjestelmä tarvitsee energian tuottamiseksi. Siinä tutkitaan, miten nämä energialähteet ovat vuorovaikutuksessa keskenään prosessin jokaisessa vaiheessa. Jälleen käyttämällä auton moottorin esimerkkiä, kaikki järjestelmän tärkeimmät osat – kuten bensiini, paine ja lämpötila – erotetaan toisistaan ja määritetään, missä vaiheessa tietyt elementit ja vuorovaikutukset aiheuttavat erilaisia reaktioita moottorissa. Esimerkiksi insinöörit tietävät, että kun bensiini kuumennetaan, mikä laukaistaan auton sytytysprosessista, se laajenee ja palaa antaakseen ajoneuvolle liikkumisvoiman.
Termodynaamisessa analyysissä mekaanisen järjestelmän suorituskykyä luonnehditaan yleensä prosessiksi, joka on jaettu tiettyihin vaiheisiin. Vaikka erilliset vaiheet rakentuvat tyypillisesti toistensa päälle, niitä tutkitaan sen määrittämiseksi, miten ne vaikuttavat järjestelmän toimintaan ja vaikuttavatko ne suoraan järjestelmän tuottamaan tehomäärään. Näistä prosessivaiheista insinöörit kehittävät todennäköisen matemaattisen mallin, jota voidaan käyttää suorituskyvyn ennustamiseen.
Insinöörien kehittämät matemaattiset mallit vaihtelevat arvioitavan mekaanisen järjestelmän tyypin mukaan. Useimmat sisältävät algebrallisia yhtälöitä, koska termodynaaminen analyysi käsittelee usein joukkoa tunnettuja ja tuntemattomia muuttujia. Mekaanisen järjestelmän ja sen voimanlähteiden välisen dynamiikan selittämiseksi voidaan luoda useita yhtälöitä.