La termodinamica è la scienza che studia sistemi macroscopici (sistemi termodinamici), descritti tramite coordinate (coordinate termodinamiche) che caratterizzano il sistema nel suo complesso.
Un sistema termodinamico è definito come l'insieme di uno o più corpi che si trovano in un volume delimitato da una superficie reale o ideale, eventualmente variabile nel tempo, detta frontiera. Si denomina l'ambiente l'insieme degli altri corpi o sistemi esterni al sistema termodinamico, con il cui il sistema può eventualmente interagire. L'insieme di sistema e ambiente è detto universo. Un sistema si definisce come:
Le coordinate termodinamiche sono grandezze fisiche macroscopiche utilizzate per descrivere il sistema. Si distinguono in coordinate estensive e intensive:
Si definisce inoltre lo stato termodinamico di un sistema, definito dalle sue coordinate termodinamico. Ad esempio un sistema idrostatico è un sistema descritto da pressione, volume e temperatura.
Un sistema si dice in equilibrio termodinamico se, ferme restando le condizioni dell'ambiente, lo stato del sistema è stabile e non varia nel tempo, rimangono quindi costanti le coordinate termodinamiche. Due sistemi in distinti, inizialmente in equilibrio, se messi in condizione di interagire tra loro, possono cambiare il proprio stato e raggiungere un equilibrio comune.
Di seguito i vari tipi di pareti che separano sistemi termodinamici:
| Parete | Equilibrio raggiunto | Parete con carattere opposto |
|---|---|---|
| Mobile | Equilibrio meccanico | Fissa |
| Pervia/semipermeabili | Equilibrio Chimico | Impermeabile |
| Diatermana | Equilibrio Termico | Adiabatica |
Due sistemi sono in equilibrio termodinamico se sono in equilibrio termico, chimico e meccanico.
Con temperatura vogliamo dare una misura quantitativa alla sensazione di caldo o freddo. Si può sfruttare una proprietà termometrica di un corpo, cioè una proprietà di un corpo variabile in base alla temperatura.