La Termodinámica es el área de la Física que se dedica al estudio de la energía; principalmente el calor y su transformación en trabajo. Tanto el calor como el trabajo son formas de energía en tránsito, es decir no podemos almacenarlas sólo las percibimos cuando pasan de un cuerpo a otro. Denominamos sistema al objeto de estudio de esta disciplina, y este puede ser tan simple como un vaso de agua o tan complejo como un entorno industrial. Así, la aplicación de la termodinámica no sólo se encuentra en procesos complejos sino también en situaciones cotidianas. Entonces, el estudio de la Termodinámica surgió a partir de la observación de fenómenos con una aplicación práctica, cuyo principio de funcionamiento fue necesario investigar y entender posteriormente. 

La primera máquina térmica de la que existe evidencia escrita es la llamada aeolipila (Hero de Alejandría aproximadamente en el año 130 a.C.). Dicho dispositivo es una turbina de vapor primitiva que consiste en un globo hueco sostenido por un pivote de manera que pueda girar alrededor de un par de soportes, uno de ellos hueco. Durante la Revolución Industrial, este principio sirvió para el diseño y construcción de las primeras máquinas de vapor, posteriormente implementadas en trenes, barcos y telares. A pesar de las múltiples aplicaciones de principios termodinámicos para facilitar la realización del trabajo y mejorar la productividad, es importante mencionar que sus leyes se desconocían en un principio. 

Años después, James Joule y Sadi Carnot buscaron explicación a estos fenómenos. Con ellos surgen los principios de la Termodinámica y que se expresan en cuatro leyes: Ley del Equilibrio térmico (ley cero de la Termodinámica), Principio de conservación de la energía (primera ley de la Termodinámica), Ley de la Entropía (Segunda ley de la Termodinámica), y el Postulado de Nerst (tercera ley de la termodinámica). Las aplicaciones de estas leyes van desde lo cotidiano hasta procesos tecnológicos complejos. Por ejemplo, la ley cero de la termodinámica nos permite entender qué sucede cuando se enfría un recipiente con agua caliente. Al enfriarse, el recipiente pierde calor hacia el medio ambiente y el aire que rodea al recipiente se calienta; la transferencia de energía continúa hasta que la mesa en que se encuentra el recipiente, el aire que lo rodea, el recipiente y el agua que contiene alcanzan la misma temperatura. Este ejemplo también ilustra que la transferencia de energía se detiene cuando las temperaturas se igualan, comprobando la ley de la conservación de la energía pues la mesa y el aire ganan la energía en forma de calor que el agua pierde. 

La segunda ley de la termodinámica encuentra su aplicación en el funcionamiento de las llamadas máquinas térmicas, las cuales son sistemas que transforman el calor en trabajo. La máquina de vapor, el motor de un automóvil y un refrigerador son ejemplos de máquinas térmicas. Esta ley determina también la dirección en que se realizan los fenómenos termodinámicos y la imposibilidad de que ocurran en sentido contrario. Por su parte, la tercera ley de la termodinámica implica que un sistema no puede tender al cero absoluto; es decir, sin importar qué tanto disminuyamos la temperatura de nuestro congelador, el hielo que generemos siempre tendrá partículas en movimiento.