Termodynamika to fundamentalna dziedzina fizyki, która bada zjawiska związane z energią cieplną i jej przemianami.
Pierwsza zasada termodynamiki stanowi podstawę zrozumienia przemian energetycznych w układach fizycznych. Zgodnie z tą zasadą, energia wewnętrzna układu może się zmieniać poprzez wykonanie pracy lub wymianę ciepła z otoczeniem. Równanie stanu gazu doskonałego, znane również jako równanie Clapeyrona, opisuje zależność między ciśnieniem, objętością i temperaturą gazu idealnego (pV = nRT). Przemiany gazu doskonałego obejmują procesy izotermiczne, izobaryczne, izochoryczne i adiabatyczne, gdzie jedna z wielkości stanu pozostaje stała.
Druga zasada termodynamiki wprowadza pojęcie entropii i określa kierunek zachodzących procesów termodynamicznych. Wskazuje, że ciepło samorzutnie przepływa zawsze od ciał o wyższej temperaturze do ciał o temperaturze niższej. Zerowa zasada termodynamiki definiuje pojęcie równowagi termicznej i wprowadza temperaturę jako wielkość fizyczną. Trzecia zasada termodynamiki odnosi się do niemożności osiągnięcia temperatury zera bezwzględnego. W praktyce, rzeczywiste gazy odbiegają od modelu gazu doskonałego, co opisuje równanie gazu rzeczywistego uwzględniające oddziaływania międzycząsteczkowe i objętość własną cząsteczek. Zjawiska termodynamiczne występujące w przyrodzie można analizować wykorzystując te fundamentalne zasady, co pozwala na zrozumienie i przewidywanie zachowania układów fizycznych w różnych warunkach termodynamicznych.
