Термодинаміка — це розділ фізики, що вивчає співвідношення між теплотою, роботою, температурою та енергією. Її основою слугують декілька фундаментальних законів.Перший закон термодинаміки (закон збереження енергії) стверджує, що енергія не може бути створена або знищена, лише перетворена з однієї форми в іншу. Математично це виражається як ΔU = Q - W, де ΔU — зміна внутрішньої енергії системи, Q — кількість теплоти, передана системі, а W — робота, виконана системою.Другий закон термодинаміки вводить поняття ентропії та вказує на незворотність багатьох процесів. Одне з формулювань говорить, що в ізольованій системі ентропія ніколи не зменшується; вона або залишається постійною (для оборотних процесів), або зростає (для незворотних процесів). Ентропія часто інтерпретується як міра безладу або хаосу в системі.Третій закон термодинаміки встановлює, що ентропія системи прагне до мінімального значення при абсолютному нулі температури. Це означає, що неможливо досягти абсолютного нуля температури за скінченне число кроків.Нульовий закон термодинаміки визначає поняття теплової рівноваги. Якщо дві системи перебувають у тепловій рівновазі з третьою системою, то вони також перебувають у тепловій рівновазі одна з одною.