Da den fysiske verden er ekstremt kompleks, er det næsten umuligt at beskrive den præcist. Selv hvis det var tilfældet, ville sådanne detaljerede beskrivelser være alt for besværlige til tekniske formål. En af de mest betydningsfulde resultater inden for ingeniørvidenskab har været udviklingen af ​​modeller af fysiske fænomener, som, selvom de er tilnærmelsesvis, giver både en tilstrækkelig nøjagtig beskrivelse og et sporbart middel til løsning. Newtons model af styrkeforholdet til masse og acceleration er et eksempel. Selvom det ikke kan anvendes universelt, er det inden for dens anvendelsesområde nøjagtigt og yderst nyttigt.

Modeller i sig selv er imidlertid af ringe værdi, medmindre de kan udtrykkes i passende matematiske termer. De matematiske udtryk for modeller giver de grundlæggende ligninger eller love, der gør det muligt for ingeniørvidenskab at forklare eller forudsige naturfænomener. Den første og anden lovgivning inden for termodynamik og varmeoverførselshastighedsforligningerne giver relevante eksempler her. I denne tekst skal vi diskutere brugen af ​​disse koncepter, modeller og love i beskrivelsen, design og analyse af termiske systemer i bygninger og procesindustrier.