Η θερμοδυναμική είναι ο κλάδος της φυσικής που μελετά τις σχέσεις μεταξύ θερμότητας, έργου και ενέργειας. Εξετάζει πώς η θερμότητα μεταφέρεται και μετατρέπεται σε άλλες μορφές ενέργειας, όπως το έργο, και πώς αυτές οι διαδικασίες επηρεάζουν την κατάσταση των συστημάτων. Οι βασικές αρχές της θερμοδυναμικής περιλαμβάνουν τους νόμους της θερμοδυναμικής, οι οποίοι περιγράφουν τη διατήρηση της ενέργειας και την κατεύθυνση των θερμικών διαδικασιών. Αυτές οι αρχές είναι θεμελιώδεις για πολλές εφαρμογές, όπως οι κινητήρες εσωτερικής καύσης και οι ψυκτικές μηχανές.