W dotychczasowych naszych rozważaniach zajmowaliśmy się ciałami makroskopowymi, nie uwzględniając własności wynikających z ich budowy wewnętrznej. Jednakże ciało makroskopowe, na przykład $1{\text{cm}}^3$ gazu, zawiera olbrzymią liczbę cząsteczek. Byłoby bardzo trudno opisywać zachowanie się gazu, śledząc ruch pojedynczych cząsteczek. Dlatego wprowadza się takie wielkości makroskopowe, jak ciśnienie, gęstość, temperatura, ciepło i energia wewnętrzna. Wielkości te nazywają się wielkościami termodynamicznymi. Nauka badająca wzajemne związki między tymi wielkościami nazywa się termodynamiką.

Przekonasz się, że te makroskopowe wielkości są wielkościami statystycznymi charakteryzującymi cały zbiór cząsteczek. W rozdziale tym poznasz sposób, w jaki mechanika newtonowska zastosowana do układów dużej liczby cząsteczek wyjaśnia pojęcia termodynamiczne i w jaki sposób prawa termodynamiki można wyprowadzić z mechaniki Newtona. Mikroskopowe, cząsteczkowe podejście do termodynamiki nazywamy teorią kinetyczno-molekularną.

Termodynamika jest podstawą wielu dziedzin techniki zajmujących się przede wszystkim wykorzystaniem materiałów. Stanowi ona podstawę budowy wielu typów silników cieplnych oraz urządzeń chłodniczych.