La thermodynamique constitue le corps de cette unité d'enseignement. L'objectif est de présenter, d'une façon la plus homogène possible, les différentes formulations existantes, et de dégager pour chacune d'entre elles, les apports que peut amener l'analyse thermodynamique selon l'échelle d'étude d'un système. On introduit également les méthodes thermodynamiques avancées développées aux cours des deux dernières décennies pour l'optimisation des systèmes énergétiques.
Les rappels et compléments concernant la thermodynamique des systèmes ouverts (semestre 1) permettent tout d'abord d'acquérir et de manipuler les concepts fondamentaux requis pour la conception des systèmes énergétiques. L'application de ces concepts aux procédés solaires est ensuite abordée sous l'angle des Sciences pour l'Ingénieur. En ce qui concernent les travaux pratiques, plusieurs installations de taille industrielle sont accessibles aux étudiants d'une part sur le centre de transfert Cartech (climatisation solaire, centrale photovoltaïques, chauffe-eau solaire) et d'autre part sur le site de PROMES à Odeillo (Parabole stirling, grand four de 1 MW, et prochainement centrale solaire thermodynamique à Targasonne sur le site de Themis en cours de réhabilitation).