熱力學(xué)（thermodynamics）是從宏觀角度研究物質(zhì)的熱運(yùn)動(dòng)性質(zhì)及其規(guī)律的學(xué)科。物理學(xué)的分支。它與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)分別構(gòu)成了熱學(xué)理論的宏觀和微觀兩個(gè)方面。熱力學(xué)主要是從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)來(lái)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(shí)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(xué)理論。熱力學(xué)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(lái)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(mǎn)足于用少數(shù)幾個(gè)能直接感受和可觀測(cè)的宏觀狀態(tài)量諸如溫度、壓強(qiáng)、體積、濃度等描述和確定系統(tǒng)所處的狀態(tài)。通過(guò)對(duì)實(shí)踐中熱現(xiàn)象的大量觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)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(duì)任何物質(zhì)都適用的基本的熱學(xué)規(guī)律，如熱力學(xué)第零定律、熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律和熱力學(xué)第三定律 等。
統(tǒng)計(jì)物理學(xué) statistical physics 根據(jù)對(duì)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)及微觀粒子相互作用的認(rèn)識(shí)，用概率統(tǒng)計(jì)的方法，對(duì)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(xué)分支。又稱(chēng)統(tǒng)計(jì)力學(xué) 。所謂大量，是以1摩爾物質(zhì)所含分子數(shù)（其數(shù)量級(jí)為10^23個(gè)）為尺度的。
研究對(duì)象從少量個(gè)體變?yōu)橛纱罅總€(gè)體組成的群體，導(dǎo)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(jì)規(guī)律是不能歸結(jié)為力學(xué)規(guī)律的。統(tǒng)計(jì)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(xué)和生物學(xué)的研究中發(fā)揮作用。氣體動(dòng)理論（曾稱(chēng)氣體分子運(yùn)動(dòng)論）是早期的統(tǒng)計(jì)理論。它揭示了氣體的壓強(qiáng)、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(dǎo)，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(duì)平衡態(tài)下理想氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)、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(shí)也顯示了概率、統(tǒng)計(jì)分布等對(duì)統(tǒng)計(jì)理論的特殊重要性。
