De nulde wet van de thermodynamica stelt dat als twee systemen in thermisch evenwicht zijn met een derde systeem, ze ook in thermisch evenwicht met elkaar zijn. Deze wet is gebaseerd op de observatie dat warmte van een heter object naar een kouder object stroomt, en nooit andersom.

De eerste wet van de thermodynamica stelt dat energie niet kan worden gecreëerd of vernietigd, maar alleen kan worden overgedragen. Deze wet is gebaseerd op de observatie dat de totale hoeveelheid energie in een geïsoleerd systeem constant blijft, zelfs als de energie van de ene vorm naar de andere wordt overgedragen.

De tweede wet van de thermodynamica stelt dat de entropie van een gesloten systeem in de loop van de tijd altijd toeneemt. Deze wet is gebaseerd op de observatie dat wanorde altijd toeneemt in een gesloten systeem, en nooit andersom.

Deze drie wetten kunnen worden gebruikt om een ​​aantal andere thermodynamische vergelijkingen af ​​te leiden. De vergelijking voor de verandering in entropie van een systeem is bijvoorbeeld:

$$\Delta S =\frac{\Delta Q}{T}$$

waarbij $\Delta S$ de verandering in entropie is, $\Delta Q$ de warmte is die aan het systeem wordt toegevoegd, en $T$ de temperatuur van het systeem is.

De vergelijking voor de verandering in interne energie van een systeem is:

$$\Delta U =\Delta Q - \Delta W$$

waarbij $\Delta U$ de verandering in interne energie is, $\Delta Q$ de warmte is die aan het systeem wordt toegevoegd, en $\Delta W$ de door het systeem verrichte arbeid is.

De vergelijking voor de verandering in Gibbs-vrije energie van een systeem is:

$$\Delta G =\Delta H - T\Delta S$$

waarbij $\Delta G$ de verandering in Gibbs vrije energie is, $\Delta H$ de verandering in enthalpie is, $T$ de temperatuur van het systeem is, en $\Delta S$ de verandering in entropie is.

Deze vergelijkingen zijn slechts enkele voorbeelden van de vele thermodynamische vergelijkingen die kunnen worden afgeleid uit de wetten van de thermodynamica. Deze vergelijkingen worden gebruikt om een ​​breed scala aan verschijnselen te bestuderen, waaronder het gedrag van warmtemotoren, koelkasten en chemische reacties.