어떤 물질에서 내부에너지의 변화가 중요할 때에 그 물질의 상태 또는 조건의 변화를 연구하는 학문을 말한다. 열적인 현상을 거시적인 입장에서 현상론적으로 취급하는 고전물리학의 한 갈래로, 3개의 기초 원리가 이론적으로 구성되어 있다. 열역학 제1법칙은 에너지 보존의 원리, 제2법칙은 열적 과정의 방향을 주는 법칙으로 엔트로피 증대 원리라고도 한다. 제3법칙은 Nernst의 정의 또는 Nernst-Plank의 정의라고 하며 절대영도(0K)에는 가까워져도 도달은 불가능함을 나타내고 있다. 열역학은 변화의 전후관계는 나타내지만, 시간적 기술, 즉 속도는 범위 외에 있어 나타나지 않는다.