این گرایش (Thermodynamics, Kinetics & Catalyst) عمدتاً به دو شاخهی ترمودینامیک - سینتیک و کاتالیست، تقسیم میشود. برخی دانشگاه ها این گرایش را از هم تفکیک می کنند. مبحث تخصصی آن ترمودینامیک و واکنشهای شیمیایی است. مبانی کاتالیستها در مهندسی شیمی، فرایندهای الکتروشیمیایی، ترمودینامیک محلولها و ترمودینامیک آماری از دروس تخصصی این گرایش میباشند. دانشجویان علاقهمند به مباحث ترمودینامیکی با انتخاب این گرایش میتوانند زمینهای مناسب برای ادامه این مبحث را در دوره دکتری برای خود فراهم آورند.
دروس مشترک این گرایش با سایر گرایش ها عبارتند از ریاضیات عددی پیشرفته، مکانیک سیالات پیشرفته، انتقال جرم پیشرفته، انتقال حرارت پیشرفته و طراحی راکتور پیشرفته می باشد.
در شاخهی اول که ترمودینامیکی است، بیشتر به مفاهیم ترمودینامیکی همچون روابط کار، انرژی، فشار، حجم و … خصوصاً در محلولها به صورت کاربردی، که در حیطه مهندسی شیمی است میپردازد.
و شاخهی دوم که سینتیک و کاتالیست میباشد بیشتر متمرکز به سه بحث کلی در زمینهی سینتیک واکنشهای کاتالیستی و طراحی راکتورهای مربوطه، اصول و روشهای ساخت کاتالیستها، تعیین خصوصیات فیزیکی و شیمیایی کاتالیستها می باشد.
در برخی دانشگاه ها پس از ورود به مقطع کارشناسی ارشد دانشجویان این گرایش به دو گروه فوق تقسیم شده و هر کدام دروس تخصصی مربوط به خود را میگذرانند.