對于熱能工程，熱力學系統(tǒng)是簡化的熱工設備。分析熱力學系統(tǒng)可以得到適用于同一類設備的普遍結果，不必計及設備大小、結構等差異。適當選取熱力學系統(tǒng)可以簡化問題的分析。例如，炎熱夏天打開電冰箱門的時候涼氣撲面，是不是可以緊閉門窗讓冰箱敞門運行使屋內溫度降下來呢？以與屋內空氣接觸的屋子表面劃分系統(tǒng)與外界可以發(fā)現(xiàn)，通過邊界的相互作用只有兩項：一是外界（環(huán)境空氣）對系統(tǒng)加熱，另一是外界向系統(tǒng)輸入電能。憑直覺可以看出，系統(tǒng)的能量不斷增加，屋內只會更熱，不必追究電冰箱在里面起什么作用。如果根據(jù)熱力學的基本原理來分析，可以做出清晰而規(guī)范的表述。一般在熱能工程遇到的問題中，系統(tǒng)與外界的相互作用有三種形式：功、熱和物質的傳遞。按照相互作用中有沒有物質傳遞，系統(tǒng)可以分為閉口系統(tǒng)和開口系統(tǒng)兩大類。閉口系統(tǒng)是與外界之間沒有物質傳遞的系統(tǒng)，例如活塞式汽缸內的氣體、屋內的空氣整體。閉口系統(tǒng)的質量保持不變，有時也稱為控制質量。閉口系統(tǒng)的邊界可以是固定的，也可以是活動的；可以是實體，也可以虛構。由可壓縮流體構成的閉口系統(tǒng)常稱為簡單可壓縮系統(tǒng)，是工程熱力學研究的基本系統(tǒng)。開口系統(tǒng)是與外界有物質傳遞的系統(tǒng)。大部分熱工程設備有流體流進和流出，可以在流體的進口和出口都用假想的邊界把與它相連的其他設備隔離開而構成系統(tǒng)。開口系統(tǒng)通常有相對固定的空間，這個空間范圍稱為控制體積。與外界沒有熱量傳遞的熱力學系統(tǒng)稱為絕熱系統(tǒng)。與外界既沒有物質傳遞也沒有任何能量傳遞的系統(tǒng)稱為孤立系統(tǒng)。它們都是工程熱力學研究的一些有代表性的系統(tǒng)。熱源（亦稱熱庫）也是一種熱力學系統(tǒng)。 功與熱功與熱是能量傳遞的兩種形式。它們的區(qū)別在于：功是在力不平衡（壓力差）條件下傳遞機械能；熱的作用是在熱不平衡（溫度差）條件下傳遞熱能。 狀態(tài)、熱力學平衡狀態(tài)系統(tǒng)在瞬間的宏觀物理狀況稱為系統(tǒng)的狀態(tài)。怎樣描述和識別系統(tǒng)的狀態(tài)呢？如果系統(tǒng)各部分的狀況不盡相同，系統(tǒng)的狀態(tài)無法用少數(shù)幾個物理量來描述。當系統(tǒng)受到外界作用時，例如汽缸內的氣體在活塞移動瞬間，緊鄰活塞的氣體壓力首先升高，汽缸內壓力不均衡并且隨時間而變化，無法說出它整體的壓力數(shù)值。當系統(tǒng)沒有受到外界的作用而內部仍然存在壓力差、溫度差、濃度差等不平衡時，系統(tǒng)在一段時間內宏觀變化不止，系統(tǒng)的狀態(tài)也無法用少數(shù)幾個物理量描述。只有當系統(tǒng)內部一切宏觀變化都停止了而達到力、熱、化學平衡的時候，系統(tǒng)的狀態(tài)才能用少數(shù)幾個物理量來描述。實際上，系統(tǒng)在外界作用停止后，只要經(jīng)過足夠長的時間，最終會達到這種平衡的狀態(tài)。