Teilgebiet der Physik, das die Energie, ihre Erscheinungsform und Fähigkeit, Arbeit zu verrichten, und die Umwandlung von Energieformen ineinander untersucht, wobei oft Vorgänge betrachtet werden, an denen Wärmeenergie beteiligt ist und Temperaturveränderungen auftreten. Solche Vorgänge sind immer mit Zustandsänderungen verbunden. Zur eindeutigen Kennzeichnung des Zustandes bedient man sich der Zustandsgrößen. Die thermischen Grund-Zustandsgrößen sind Temperatur, Druck und spezifisches Volumen. Außer diesen gibt es noch abgeleitete (kalorische) Zustandsgrößen (Entropie, Energie, Enthalpie, u. a.).
Die mathematische Grundlage der Thermodynamik zur Beschreibung / Berechnung der in der Natur ablaufenden Vorgänge sind die drei Hauptsätze der Thermodynamik. Der erste Hauptsatz hat den Inhalt, dass die Summe aller Energieformen in einem geschlossenen System konstant bleibt, also unterschiedliche Energieformen nur ineinander umgewandelt werden können. Der zweite Hauptsatz sagt aus, dass die Entropie als Maß für die Unordnung in einem System nur zunehmen oder konstant bleiben kann, bzw. beweist, dass ein Perpetuum mobile unmöglich ist. Der dritte Hauptsatz wird als Satz von der Unerreichbarkeit des absoluten Nullpunkts (Satz von Nernst) bezeichnet.
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