Das Kapitel behandelt die thermodynamischen Grundlagen der Energieumwandlung und ihrer Bewertung. Es beginnt mit der Energieerhaltung, der Einteilung der Energieformen und der energetischen Bilanzierung technischer Systeme. Anschließend werden der Zweite Hauptsatz, die Begriffe Entropie, Exergie und Anergie sowie deren Bedeutung für reale Prozesse erläutert. Darauf aufbauend werden Exergiebilanzen zur Bewertung technischer Anlagen eingeführt und typische Exergieverluste an Komponenten wie Turbinen, Verdichtern oder Wärmeübertragern betrachtet. Die Verknüpfung von Energie, Entropie und Exergie zeigt, warum Kühlen prinzipiell aufwändiger ist als Heizen. Es folgen thermodynamische Kreisprozesse, die als Grundlage für Kraft-, Kälte- und Wärmepumpenprozesse dienen. Abschließend werden die Stöchiometrie chemischer Reaktionen, Reaktionsenthalpien und chemische Gleichgewichte behandelt. Die chemische Exergie reiner Stoffe und von Gemischen wird definiert und zur energetischen und exergetischen Bewertung chemischer Umwandlungsprozesse herangezogen. Das Kapitel verbindet damit Energie- und Stoffbilanzen, Hauptsätze der Thermodynamik sowie chemische und physikalische Exergieanalysen zu einem konsistenten Rahmen für die Beurteilung technischer Energieumwandlungsprozesse.