熱力學（thermodynamics）是從宏觀角度研究物質(zhì)的熱運動性質(zhì)及其規(guī)律的學科。物理學的分支。它與統(tǒng)計物理學分別構(gòu)成了熱學理論的宏觀和微觀兩個方面。熱力學主要是從能量轉(zhuǎn)化的觀點來研究物質(zhì)的熱性質(zhì) ，它提示了能量從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式時遵從的宏觀規(guī)律，總結(jié)了物質(zhì)的宏觀現(xiàn)象而得到的熱學理論。熱力學并不追究由大量微觀粒子組成的物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，而只關(guān)心系統(tǒng)在整體上表現(xiàn)出來的熱現(xiàn)象及其變化發(fā)展所必須遵循的基本規(guī)律。它滿足于用少數(shù)幾個能直接感受和可觀測的宏觀狀態(tài)量諸如溫度、壓強、體積、濃度等描述和確定系統(tǒng)所處的狀態(tài)。通過對實踐中熱現(xiàn)象的大量觀測和實驗發(fā)現(xiàn)，宏觀狀態(tài)量之間是有聯(lián)系的，它們的變化是互相制約的。制約關(guān)系除與物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)外，還必須遵循一些對任何物質(zhì)都適用的基本的熱學規(guī)律，如熱力學第零定律、熱力學第一定律、熱力學第二定律和熱力學第三定律 等。
統(tǒng)計物理學 statistical physics 根據(jù)對物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)及微觀粒子相互作用的認識，用概率統(tǒng)計的方法，對由大量粒子組成的宏觀物體的物理性質(zhì)及宏觀規(guī)律作出微觀解釋的理論物理學分支。又稱統(tǒng)計力學 。所謂大量，是以1摩爾物質(zhì)所含分子數(shù)（其數(shù)量級為10^23個）為尺度的。
研究對象從少量個體變?yōu)橛纱罅總€體組成的群體，導致規(guī)律性質(zhì)和研究方法的根本變化，大量粒子系統(tǒng)所遵循的統(tǒng)計規(guī)律是不能歸結(jié)為力學規(guī)律的。統(tǒng)計物理是由微觀到宏觀的橋梁，它為各種宏觀理論提供依據(jù)，已經(jīng)成為氣體 、液體、固體和等離子體理論的基礎(chǔ)，并在化學和生物學的研究中發(fā)揮作用。氣體動理論（曾稱氣體分子運動論）是早期的統(tǒng)計理論。它揭示了氣體的壓強、溫度、內(nèi)能等宏觀量的微觀本質(zhì)，并給出了它們與相應(yīng)的微觀量平均值之間的關(guān)系。平均自由程公式的推導，氣體分子速率或速度分布律的建立，能量均分定理的給出，以及有關(guān)數(shù)據(jù)的得出，使人們對平衡態(tài)下理想氣體分子的熱運動、碰撞、能量分配等等有了清晰的物理圖像和定量的了解，同時也顯示了概率、統(tǒng)計分布等對統(tǒng)計理論的特殊重要性。
