Termodinamik, sistemlerdeki enerji, ısı ve işin incelenmesidir. 19. yüzyılda buhar motorlarını anlama ihtiyacından doğmuştur. O zamandan beri fiziğin en temel dallarından biri haline gelmiştir. Termodinamik dört yasaya dayanır. Sıfırıncı yasa sıcaklığı tanımlar. Birinci yasa enerjinin korunumu ilkesini ifade eder. İkinci yasa entropinin artma eğiliminde olduğunu söyler. Üçüncü yasa ise mutlak sıfıra ulaşılamayacağını belirtir. Bu yasalar birlikte, enerjinin fiziksel sistemlerde nasıl hareket ettiğini ve değiştiğini açıklar.

Termodinamik sadece motorlarla ilgili değildir. Kimya, biyoloji, jeoloji ve kozmolojiye de uygulanır. Isının neden sıcaktan soğuğa aktığını, neden sürekli hareket makinelerinin imkansız olduğunu ve evrenin neden düzensizliğe doğru eğilim gösterdiğini açıklar. Enerji santralleri, buzdolapları ve klimaların tasarımında kullanılır. Canlı organizmaların metabolizmasını anlamak için kullanılır. Sıcaklıkların aşırı olduğu erken evreni incelemek için kullanılır. Termodinamik makroskopik bir teoridir. Sistemleri, tek tek parçacıklara atıfta bulunmadan, basınç, hacim, sıcaklık ve entropi açısından tanımlar. İstatistiksel mekanik, bu makroskopik nicelikleri atomların ve moleküllerin mikroskopik davranışlarıyla ilişkilendirir.

Termodinamik yasaları

• Zeroth. Sıcaklığı tanımlar.
• First. Enerji tasarrufu sağlanır.
• İkinci. Entropi artma eğilimindedir.
• Üçüncü. Mutlak sıfıra ulaşılamaz.

Termodinamik, istatistiksel mekanikle aynı şey değildir. Termodinamik makroskopiktir, istatistiksel mekanik ise mikroskopiktir.