La termodinámica es la parte de la física que estudia los intercambios de energía y de materia entre sistemas. El formalismo termodinámico puede ser construido sobre la base de cuatro principios o leyes universales. Estos principios permiten definir varias funciones termodinámicas de enorme importancia en la física, entre las que podemos destacar la temperatura, la energía interna y la entropía. El Primer Principio establece que la energía se conserva en las transferencias de energía y materia entre sistemas físicos. Establece además que los sistemas realizan estos intercambios mediante dos procesos distintos, pero equivalentes: calor y trabajo. Por otra parte, cuando se realiza trabajo entre sistemas físicos, no existen restricciones naturales a las transferencias. En cambio, cuando el calor es el modo de intercambio, aparecen restricciones naturales a las transferencias de energía y materia. El Segundo Principio establece que en la naturaleza sólo son posibles los procesos de intercambio de energía y materia en los que la entropía aumente. Este hecho pone de manifiesto que la energía se degrada en los procesos naturales.