Trong khuôn khổ của môn học này, chúng ta xem "hệ thống", hay vắn tắt hơn là "hệ", là đối tượng được tách riêng ra để khảo sát. Như vậy hệ là một vùng không gian nào đó xẩy ra các biến đổi mà chúng ta cần xem xét. Hệ có thể khá lớn như toàn bộ dây chuyền sản xuất của một xí nghiệp, cũng có thể nhỏ hơn rất nhiều như buồng sấy của máy sấy.

Sau khi đã tách riêng hệ, phần còn lại được gọi là "môi trường". Giữa hệ và môi trường có một bề mặt ngăn cách được gọi là "ranh giới" hay "biên giời". Bề mặt này có thể có thực (bề mặt vật lý) hay được tưởng tượng ra (bề mặt logic) để việc khảo sát được thuận tiện và dễ dàng hơn.

Khi hệ hoạt động, sẽ có sự trao đổi vật chất và năng lượng giữa hệ và môi trường. Vật chất hay năng lượng di chuyển từ môi trường vào hệ được gọi là "đầu vào" ; ngược lại, từ hệ ra môi trường được gọi là "đầu ra". Bản thân hệ cũng chứa các lượng vật chất và năng lượng nhất định. Nếu giá trị của các lượng này không đổi theo thời gian khảo sát, ta gọi hệ là "ổn định".

Người ta thường biểu diễn hệ và các thành phần dưới dạng một "sơ đồ hộp đen" như trên Hình 1.

Hình 1 Sơ đồ hộp đen của hệ

 

Một thuộc tính `T` tuân theo nguyên lý bảo toàn khi, về mặt bản chất, không có sự tạo mới hay mất đi của `T` mà chỉ có sự biến đổi về dạng, về vị trí, ... Như vậy ta có thể biểu diễn nguyên lý này dưới dạng tổng quát sau:

`T_"vào" = T_"ra" + Delta T_"hệ"`(1)

Hay vắn tắt hơn :

`T_v = T_r + Delta T_h`(2)

`T_v, T_r` và `T_h` là giá trị của `T` tại đầu vào, đầu ra, và chứa trong hệ.

Người ta cũng thường biểu diễn phương trình này ở dạng vi phân:

`(dT_v)/dt=(dT_r)/dt+(d(Delta T_h))/dt`

(3)

Khi hệ hoạt động ổn định thì thuộc tính `T` của hệ không thay đối nên:

`T_v = T_r`(4)

Người ta cũng thường biểu diễn phương trình này ở dạng vi phân:

`(dT_v)/dt=(dT_r)/dt`

(5)

Nếu trong quá trình khảo sát, có sự mất mát của thuộc tính `T` (do rò rỉ, thất thoát hay các dạng tổn thất khác) thì ta xem mất mát này là một dạng đầu ra.