Termodinamika dhe mekanika statistike

Termodinamika studjon efektet e ndryshimit të temperaturës, shtypjes, dhe volumit në një sistem fizik në një shkallë makroskopike, si dhe transferimin e energjisë si nxehtësia.[9][10] Historikisht, termodinamika u zhvillua për të rritur efiçencën e motorëve me avull të hershëm.[11]
Pika fillestare për trajtimin termodinamik te një problemi janë ligjet e termodinamikës, të cilat postulojnë që energjia mund të shkëmbehet midis sistemeve fizike si nxehtësi ose punë.[12] Ato postulojnë gjithashtu edhe ekzistencën e një madhësie të quajtur entropi, e cila mund të përcaktohet për çdo sistem. [13] Në termodinamikë, bashkëveprimet midis ansambleve të mbëdha të objekteve studjohen dhe kategorizohen. Rëndesi të madhe për këtë mbajnë konceptet e sistemit dhe e mjedisit rrethues. Një sistem përbehet nga thermija, lëvizja mesatare e të cilave përcakton vetitë e tij, të cilat janë të lidhura me njëra tjetrën nëpërmjet ekuacioneve të gjëndjes. Vetitë mund të kombinohen për të shprehur energjinë e brëndshme dhe potencialin termodinamik, të cilat janë shumë të vlefshme për përcaktimin e konditave për ekuilibrin dhe proçeset spontane.
Mekanika statistike analizon sisteme makroskopike duke aplikuar parime statistikore në përbërësit e tyre mikroskopike. Ajo jep një mënyrë për lidhjen e vetive mikroskopike të atomeve dhe molekulave individuale me vetitë makroskopike të të gjithë materialit që mund të observohen në jetën e përditshme. Termodinamika mund të shpjegohet si një rezultat i natyrshëm i statistikës dhe mekanikës (klasike dhe kuantike) në një nivel mikroskopik. Në këtë mënyrë, ligjet e gazeve mund të derivohen , nga supozimi se gazi është një koleksion thërrmijash inidviduale, të cilat mund të trajtohen si sfera të ngurta me masë. Nga ana tjetër, nëqoftëse këto thërrmija individuale kanë një ngarkesë elektrike, atëhere përshpejtimi individual i këtyre thërrmijave do të shkaktojë emitimin e dritës. Ishin këto fakte të marra në konsiderate ato që çuan Maks Plankun të formulonte ligjin e rrezatimit të trupit të zi,[14] vetem duke supozuar qe spektri i rrezatimit te emituar nga keto thermija nuk eshte constant ne lidhje me frekuencen, por eshte i kuantizuar.[15]