Thermodynamica (van het het Griekse "thermos", warmte en "dynamis", vermogen) is het onderdeel van de natuurkunde dat de interacties bestudeert tussen grote verzamelingen van deeltjes op een macroscopisch niveau. De thermodynamica vindt zijn oorsprong in de praktische behoefte de efficiëntie van stoommachines te verbeteren. In algemene theoretische zin is het object van studie in de thermodynamica een systeem dat gescheiden is van zijn omgeving door een grens. In de moderne thermodynamica wordt het systeem beschreven als bestaande uit vele chaotisch bewegende deeltjes (moleculen, atomen, of elektronen). Deze moderne omschrijving wordt aangeduid als statistische thermodynamica. De klassieke thermodynamica houdt zich niet bezig met de individuele deeltjes waaruit een systeem bestaat, maar alleen met eigenschappen die in feite statistische gemiddelden zijn over het gedrag van een zeer groot aantal deeltjes, zoals druk, temperatuur, volume, entropie, etc. Het feit dat de microscopische structuur van een systeem niet relevant is, geeft de thermodynamica haar kracht en brede toepassingsgebied.