热力学解释了热能如何转化为其他形式的能量，以及这一过程如何影响物质。热能是由热量产生的能量。这种热量是由物体内部的小颗粒运动产生的，这些颗粒运动得越快，产生的热量就越多。热力学并不关心这些能量转化的方式和速度。热力学的基础是这些转化发生时的初始状态和最终状态。还应指出的是，热力学是一门宏观科学。也就是说，它涉及的是本体系统，而不是物质的分子组成。下面，我们将针对伦敦大学学院CENG0004课程，为大家进行简单预习。
热力学分为以下四个分支：经典热力学、统计热力学、化学热力学、平衡热力学。
a.经典热力学使用宏观方法分析物质的行为。由于加入了温度和压力等单位，因此更容易计算其他性质和预测物质在过程中的行为。
b.在统计热力学中，每个分子都是关注的对象，这意味着必须考虑到单个分子的特性及其相互作用，才能确定一组分子的行为特征。
c.化学热力学涉及化学反应和状态变化中功与热的相互作用。
d.平衡热力学研究能量和物质在接近平衡时的转化。
1.热力学系统
热力学系统是我们必须处理的具有明确边界的物质的某些部分。系统边界可以是实的，也可以是虚的;可以是固定的，也可以是可变形的。
系统有三种类型
孤立系统--孤立系统不能与周围环境交换能量和质量。宇宙被认为是一个孤立的系统。
封闭系统 - 在封闭系统中，能量可以跨边界交换，但没有质量交换。冰箱和活塞汽缸中的气体压缩就是封闭系统的例子。
开放式系统--在开放式系统中，质量和能量都可以在系统和环境之间传递。蒸汽轮机就是开放式系统的一个例子。
2.热力学过程
当系统中的能量因压力、体积和内能的变化而发生变化时，系统就会发生热力学过程。
热力学过程有四种类型，各有特点，即
绝热过程 - 没有热量传入或传出系统的过程。
等容过程--没有体积变化且系统不工作的过程。
等压过程 - 压力没有变化的过程。
等温过程 - 温度没有变化的过程。
3.热力学平衡
在给定状态下，系统的所有属性都有固定值。即使某一属性的值发生变化，系统的状态也会变为另一种状态。在处于平衡状态的系统中，当它与环境隔离时，属性值不会发生变化。
当整个系统的温度相同时，系统处于热平衡状态。
如果系统中任何一点的压力不变，则系统处于机械平衡状态。
如果系统的化学成分不随时间变化，则系统处于化学平衡状态。
当两相的质量达到平衡水平时，两相体系就达到了相平衡。
当一个热力学系统的化学、机械和热平衡且相关参数不随时间变化时，该系统处于热力学平衡状态。
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