Предметом изучения технической термодинамики являются законы взаимного превращения работы и теплоты, физические процессы, посредством которых эти превращения осуществляются. Основная задача технической термодинамики — обоснование теории тепловых двигателей.

В технической термодинамике используются два экспериментально установленных закона, получивших названия первого и второго начал термодинамики.

Первое начало — есть частное применение всеобщего закона о сохранении и превращении энергии к тепловым явлениям. Это начало полностью отрицает существование вечного двигателя 1-го рода, под которым понимается машина, способная создать механическое движение из ничего.

Второе начало определяет направление возможного преобразования термодинамической системы при заданном исходном ее состоянии. Это начало отрицает возможность создания вечного двигателя 2-го рода, т. е. двигателя, способного работать с одним источником теплоты.

Метод термодинамики заключается в том, что в ней для изучения поведения тел используются такие понятия и величины, которые характеризуют общие свойства макроскопических тел, например температура, давление, плотность. Эти понятия нельзя применить для характеристики свойств отдельных атомов, молекул, электронов, но они присущи всем макроскопическим телам, являясь общими их свойствами. Благодаря этому законы и уравнения термодинамики применимы для описания поведения любых веществ — газа, пара, жидкости и твердых тел.

Изучая поведение веществ, участвующих в процессах с обменом энергией, термодинамика выделяет их из совокупности окружающих тел. Так возникает понятие о термодинамической системе и окружающей среде.

Термодинамической системой называется совокупность различных тел, способных энергетически взаимодействовать между собой и окружающей средой. При этом количество вещества может быть постоянным или переменным, а тела могут находиться в различных агрегатных состояниях (газообразном, жидком или твердом).

Под окружающей средой понимается совокупность всех остальных тел, не вошедших в термодинамическую систему.

Термодинамическая система называется изолированной, если она не взаимодействует с окружающей средой, закрытой — если это взаимодействие происходит только в форме обмена энергией, и открытой — если она обменивается с окружающей средой как энергией, так и веществом. Изменение состояния термодинамической системы в результате обмена энергией с окружающей средой называется термодинамическим процессом.