Termodinâmica é a parte da física que estuda as relações entre o Trabalho Mecânico e o Calor.
No século XIX, James Precott Joule realizou várias experiências, concluindo que a transformação de trabalho em calor é independente da maneira como ele é transformado, isto é, ao mesmo trabalho sempre corresponde a mesma quantidade de calor. 

Primeiro Princípio da Termodinâmica 
Se realizamos um trabalho sobre o gás, comprimindo-o, ou se cedemos calor ao gás, ele recebe energia que armazena como energia interna. 

A variação da energia interna do gás, devida ao calor fornecido ao sistema e ao trabalho realizado pelo mesmo será: 

Segundo Princípio da Termodinâmica 

Máquinas Térmicas são dispositivos que convertem calor em trabalho e vice-versa: máquinas a vapor, motores a explosão, refrigeradores, etc. 

Se todo calor absorvido por uma máquina térmica fosse integralmente transformado em trabalho, teríamos o caso ideal de rendimento (100%). Mas a experiência mostra que isto não é possível, o que constitui o segundo princípio da termodinâmica.

Clausius:
O calor só pode passar, espontaneamente, de um corpo de maior temperatura para outro de menor temperatura.

Kelvin:
É impossível construir uma máquina térmica que, operando em ciclo, extraia calor de uma fonte e o transforme integralmente em trabalho.