Едва ли найдётся другая научная тео­рия, столь простая по своим основ­ным идеям и столь универсальная по охвату разнообразных природных явлений и процессов, как термодина­мика. Она объясняет плавление льда, кипение воды, образование мыль­ных пузырей, переход металлов в сверхпроводящее состояние, прин­цип работы тепловых двигателей и гальванических элементов. Её законы

имеют отношение к возникновению жизни на Земле и эволюции звёзд. Альберт Эйнштейн считал термоди­намику единственной общей физиче­ской теорией и полагал, что в рамках основных постулатов она никогда не будет опровергнута.

Термодинамика изучает процессы взаимного превращения разных ви­дов энергии, и прежде всего тепловые явления. Именно при изучении теплообмена было впервые обнаружено такое фундаментальное свойство природных процессов, как необрати­мость: самопроизвольно они проте­кают только в одном направлении.

Чайник с горячей водой посте­пенно остывает до комнатной тем­пературы, а вот самопроизвольный разогрев воды за счёт охлаждения ок­ружающего воздуха никогда не проис­ходит. Капля чернил расплывается в стакане с водой. Но растворённые чернила сами собой никогда снова не соберутся в каплю. Наконец, необ­ратимость — это свойство и челове­ческой жизни, которая также всегда течёт лишь в одном направлении.

Конечно, многие процессы можно заставить идти вспять: например, раз­ложить воду на водород и кислород, пропуская электрический ток, или перенести теплоту от холодного те­ла к горячему (с помощью холодиль­ника). Однако для этого необходимо затратить энергию.

Один из важных разделов термо­динамики — химическая термоди­намика, которая даёт однозначный ответ на вопрос о возможности про­текания той или иной реакции. Как самостоятельная область знания она начала формироваться во второй по­ловине XIX в.

Термодинамика базируется на не­скольких фундаментальных законах (или началах), являющихся всеобщими законами природы. Основные из них — первый и второй законы тер­модинамики. Первый закон термоди­намики — это закон сохранения энер­гии применительно к процессам, связанным с взаимными превращени­ями теплоты и работы (см. статью «Тепло химических реакций»). Второй закон термодинамики устанавливает критерий, позволяющий предсказать, может ли процесс, например химиче­ская реакция, идти самопроизвольно.