Termal enerji bir sistemin içerdiği, sıcaklıktan sorumlu enerjiyi ifade eder. Isı termal enerjinin akışıdır. Fizik biliminin ayrı bir dalı olan termodinamik, farklı sistemler arasında ısının nasıl aktarıldığı ve bu işlem sırasında işin nasıl yapıldığı ile uğraşır (bakınız: termodinamiğin birinci yasası).

Mekanik problemler bağlamında, biz genellikle termal enerjinin enerjinin korunumunu sağlamakta oynadığı rol ile ilgileniriz. Gerçek dünyadaki fiziksel sistemlerde gerçekleşen neredeyse her enerji transferi %100'den az bir verimliliğe sahiptir ve bir termal enerji ile sonuçlanır. Bu enerji genellikle düşük seviyeli termal enerji biçimindedir. Buradaki düşük seviye, termal enerjiyle bağlantılı olan sıcaklığın çevrenin sıcaklığına çok yakın olması demektir. İşin yapılması sadece sıcaklık farkı varsa mümkündür, bu yüzden düşük seviyeli termal enerji 'yolun sonundaki' enerji aktarımını temsil eder. Bundan sonra işe yarar bir iş mümkün olmadığından, enerji artık 'çevreye kaybedilir'.

Şekil 1'de gösterildiği gibi, bir kutuyu pürüzlü bir yüzey boyunca sabit hızla iten bir adam düşünün. Sürtünme kuvveti korunumlu olmadığı için, yapılan iş potansiyel enerji olarak depolanmaz. Sürtünme kuvveti tarafından yapılan bütün iş, kutu-yüzey sisteminin termal enerjisine doğru bir enerji akışı ile sonuçlanır. Bu termal enerji, en sonunda iki nesnenin de sıcaklığını artıran bir ısı olarak, kutu ile yüzey arasında akar.

Kutu-yüzey sisteminin toplam termal enerjisindeki değişim $\mathrm{\Delta }{E}_T$‍, adam kutuyu ittikçe sürtünme tarafından yapılan toplam işin bulunmasıyla hesaplanabilir. Kutunun sabit hızla hareket ettiği hatırlanırsa, sürtünme kuvveti ile uygulanan kuvvetin büyüklüğü birbirine eşit demektir. Ayrıca bu kuvvetlerin yaptıkları işler de birbirine eşittir.

$d$‍ uzaklığı boyunca hareket etmekte olan bir nesnenin hareketine paralel olarak uygulanan kuvvetin yaptığı işin tanımını kullanırsak:

Eğer kinetik sürtünme katsayısı ${\mu }_k$‍ ise, bu durumda bu şu şekilde de yazılabilir:

Alıştırma 1a: Şekil 1'de gösterilen kişinin, sabit hızı koruyarak kutuyu ittiğini varsayın. Kutunun kütlesi $100\mathrm{kg}$‍'dır ve $100\mathrm{m}$‍ uzaklığa hareket eder. Kutu ile yer arasındaki kinetik sürtünme katsayısı ${\mu }_k=0,3$‍'tür. Kutu-yer sistemine ne kadar termal enerji transfer olacaktır?

Alıştırma 1b: İnsanlar bir kutuyu iterken, ayakkabılarının tabanıyla yer arasındaki sürtünmeye güvenirler. İtme işlemini yapan kişinin ayakkabılarının termal enerjisinde, kutuyu itmekten kaynaklanan bir değişiklik var mıdır?

Hava ve su gibi bir akışkandan kaynaklanan, hareket eden bir nesne üzerindeki direnç kuvveti, korunumsuz kuvvetlerin bir diğer örneğidir.

Bir nesne bir akışkanın içinde hareket ettiğinde, momentumunun birazını aktarır ve akışkanı hareketlendirir. Eğer nesne hareketini durduracak olsaydı, akışkanın hâlâ arta kalan bir hareketi olurdu. Bir süre sonra bu yok olurdu. Burada olan şey, akışkanın büyük ölçekli hareketinin, en sonunda akışkanın içindeki moleküllere küçük ve rastgele birçok hareket olarak yeniden dağıtılmasıdır. Bu hareketler, sistemdeki termal enerji artışını temsil eder.

Şekil 2'de termal olarak yalıtılmış su tankının içine asılmış bir şaftı içeren bir sistemi gösterilmektedir. İki pedal, kendi ekseninde dönmek için ayarlanmış olan şafta tutturulmuştur. Bu sistemde şaftı döndürmek için yapılan her iş, kinetik enerji olarak suya aktarılır. Eğer şafta etkiyen itici kuvvet kaldırılırsa, bir süre sonra hâlâ arta kalan bir hareket olacaktır. Ancak, bu hareket sonunda yok olacak ve suyun termal enerjisinde bir artışa neden olacaktır.

İlginç bir biçimde, Şekil 2'de gösterilene benzer bir sistem James Prescott Joule (1818 – 1889) tarafından kullanılmıştır (ayrıca SI biriminde enerji için onun ismi kullanılır.) Joule, balina yağı tankına batırılmış ve serbest düşen ağırlıklar tarafından döndürülen bir çark kullanarak, mekanik enerji ile ısı arasındaki ilişkiyi tespit edebilmiştir. Bu da, enerjinin korunumu ve termodinamiğin birinci yasasını doğurmuştur.

Alıştırma 2a: Şekil 2'de gösterilen çarkın, 10 W çıkış gücüne ayarlanmış bir elektrik motoru tarafından 30 dakika boyunca döndürüldüğünü varsayalım. Suya ne kadar termal enerji aktarılmış olur?

Alıştırma 2b (ek): Eğer tank başlangıçta ${10}^{\circ }\mathrm{C}$‍'de $1\mathrm{L}$‍ su içeriyorsa, motor durdurulduğunda ve suyun çalkalanması durduğunda suyun sıcaklığı ne olur?