Termodinamika (grč. θερμη, vrelina i δυναμις, snaga) je grana fizike koja proučava posledice promene pritiska, temperature i zapremine u makroskopskim fizičkim sistemima. Ova analiza se vrši primenom statističkih metoda na njegove elementarne čestice.[1][2] Pominjanje „vreline“ u imenu se odnosi na protok energije, a „snaga“ se odnosi na kretanje. Termodinamika dakle proučava protok toplotne energije i način na koji ona prozvodi mehanički rad (pokret). Termodinamika se razvila u 19. veku kroz pokušaje da se poveća efikasnost ranih parnih mašina.[3]
Tipičan termodinamički sistem se sastoji iz toplotnog izvora (grejača) i odvoda toplote (hladnjaka). Ovakav sistem proizvodi mehanički rad (klipova, poluga, zamajaca, i sl.). Moguća je i obrnuta situacija gde mehanički rad ima za posledicu odvođenje toplote, u kom slučaju se sistem naziva toplotna pumpa (primer: frižider).
Teorijska osnova termodinamke su termodinamički zakoni. U njima se pominje fizička veličina „entropija“ koja opisuje sve termodinamičke sisteme. To je mera za „vezanu“ energiju zatvorenog materijalnog sistema, tj. za energiju koja se, nasuprot „slobodnoj“, više ne može pretvoriti u rad. Po drugoj definiciji, entropija je merilo neuređenosti sistema.
U širem smislu, termodinamika obuhvata nauku o toplotnim osobinama materije i prelazima između agregatnih stanja (faznim prelazima).