工程热力学是研究热能与机械能和其他能量之间相互转换的一门学科，属于经典力学中热力学与统计力学的分支。目前，摆在工程热力学中比较关键的一个问题之一是能量转化效率的提升，减少能量的浪费。然而，除了已经建立了一百余年的热力学第一定律和第二定律外，目前的热力学理论对解决热能高效转化与利用，还缺乏更为有效的指导。

密立根曾说：“科学靠两条腿走路，一是理论，一是实验，有时候一条腿走在前面，有时候另一条腿走在前面，但只有使用两条腿，才能前进”。如果热力学的基础理论停滞不前，热力学的实验与工程应用将会受到极大的约束。

物理学中有四大力学，即理论力学、电动力学、热力学与统计力学、量子力学。在电动力学中，麦克斯韦用优美、简洁的数学语言麦克斯韦方程组，描绘了什么是电、什么是磁、磁场如何产生电场、电场如何产生磁场。电动力学是一个最优美、完整、成功的理论，是所有理论物理学家们想尽力模仿的理论典范。

热力学与电动力学同属经典力学的范畴，对现有的热力学理论进行整合与拓展，也应该能找到这样一组热力学方程组，对指导工程热力学中热能转化效率的提升，起到较大的促进作用。

如果说电动力学是研究电与磁之间的转化关系，那么工程热力学则可概括为研究热与功之间的转化关系。下面对总结出的热力学方程组及其意义做一些说明。

上面第一个方程是描述气体体积功的做功规律，可由牛顿运动定律推导出。第二个方程是描述影响热量传递的因素与规律，即傅里叶传热定律。第三个方程是描述热量与气体体积功和工质内能在数量上的转化与守恒关系，即热力学第一定律。第四个方程是描述在可逆过程中，热量㶲与气体体积功㶲和工质㶲（dE）在品位上的转化与守恒关系。

对于前面三个方程，不做过多解释，可在工程热力学与传热学课本中找到。对于第四个方程，这里做一些说明。若省去方程右边后半部分，该方程可近似为卡诺定理，只是符号相反。热能具有品位，其品位受热源温度与环境温度的影响。热能可以转化为工质对外输出的机械能，但是，往往不能直接进行转化，而是需要先借助其他流体工质（如蒸汽、空气、燃气、有机工质等）加以储存并转化为工质的㶲E，然后利用流体工质的压力与外界环境的压力差，才能对外直接输出。工质的体积功㶲为工质㶲中可直接转化为对外输出机械能的最大比例。而如果工质与外界不存在压力差，即使工质的温度再高，工质也不具备直接对外输出机械能的能力。该方程对提升热能转化为机械能的效率做了进一步的指导。对该方程的具体证明可参考论文《有压气体做功能力热力学分析》。