A termodinamika az energia, a hő és a rendszerekben végzett munka tanulmányozása. A 19. században kezdődött, a gőzgépek megértésének szükségessége vezérelte. Azóta a fizika egyik legalapvetőbb ágává vált. A termodinamika négy törvényre épül. A nulladik törvény a hőmérsékletet határozza meg. Az első törvény az energiamegmaradás törvénye. A második törvény kimondja, hogy az entrópia növekvő tendenciát mutat. A harmadik törvény kimondja, hogy az abszolút nulla fok nem érhető el. Ezek a törvények együttesen leírják, hogyan mozog és változik az energia a fizikai rendszerekben.

A termodinamika nem csak a motorokról szól. Vonatkozik a kémiára, a biológiára, a geológiára és a kozmológiára is. Megmagyarázza, miért áramlik a hő a melegebbtől a hidegebb felé, miért lehetetlenek az örökmozgók, és miért hajlamos a világegyetem a rendezetlenségre. Erőművek, hűtőszekrények és légkondicionálók tervezésére használják. Az élő szervezetek anyagcseréjének megértésére szolgál. A korai világegyetem tanulmányozására használják, ahol szélsőséges hőmérsékletek voltak. A termodinamika egy makroszkopikus elmélet. A rendszereket nyomás, térfogat, hőmérséklet és entrópia alapján írja le, az egyes részecskékre való hivatkozás nélkül. A statisztikus mechanika ezeket a makroszkopikus mennyiségeket az atomok és molekulák mikroszkopikus viselkedéséhez köti.

A termodinamika törvényei

• Zeroth. Meghatározza a hőmérsékletet.
• First. Az energia megmarad.
• Másodperc. Az entrópia általában növekszik.
• Harmadik. Az abszolút nulla elérhetetlen.

A termodinamika nem ugyanaz, mint a statisztikus mechanika. A termodinamika makroszkopikus. A statisztikus mechanika mikroszkopikus.