পদার্থবিজ্ঞানের যে শাখায় তাপ, কাজ ও শক্তির পারস্পরিক রূপান্তর এবং এর সাথে সম্পর্কিত নিয়মগুলো আলোচনা করা হয় তাকে তাপগতিবিদ্যা বলে।

ব্যবস্থা (System): প্রকৃতির যে নির্দিষ্ট অংশ পর্যবেক্ষণ বা পরীক্ষণের জন্য বিবেচনা করা হয়।

পরিবেশ (Surrounding): ব্যবস্থার বাইরের অংশ।

বিচ্ছিন্ন ব্যবস্থা: ভর ও শক্তি কোনোটিই পরিবেশের সাথে বিনিময় হয় না।

কোনো ব্যবস্থার অণুগুলোর সকল প্রকার গতিশক্তি (অনুবাদ, ঘূর্ণন, কম্পন) ও বিভবশক্তির মোট সমষ্টিকে ব্যবস্থার অভ্যন্তরীণ শক্তি (U) বলে। আদর্শ গ্যাসের ক্ষেত্রে U শুধুমাত্র তাপমাত্রার ফাংশন।

কোনো ব্যবস্থায় সরবরাহকৃত তাপ ব্যবস্থার অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধি এবং ব্যবস্থা কর্তৃক কৃত কাজের সমষ্টির সমান। গাণিতিকভাবে, \(dQ = dU + dW\)। এটি মূলত শক্তির সংরক্ষণ সূত্রের তাপীয় রূপ।

যে তাপগতীয় প্রক্রিয়ায় ব্যবস্থার চাপ ধ্রুবক থাকে তাকে সমচাপ প্রক্রিয়া বলে। এতে কাজ \(W = P\Delta V\)।

যে প্রক্রিয়ায় আয়তন ধ্রুবক থাকে। এতে কাজ শূন্য (\(W = 0\)), সকল তাপ অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধিতে ব্যয় হয়।

যে প্রক্রিয়ায় তাপমাত্রা ধ্রুবক থাকে। অভ্যন্তরীণ শক্তি অপরিবর্তিত (\(dU = 0\))। সমস্ত তাপ কাজে রূপান্তরিত হয়।

যে প্রক্রিয়ায় ব্যবস্থা ও পরিবেশের মধ্যে কোনো তাপ বিনিময় হয় না (\(dQ = 0\))। \(PV^\gamma = \text{ধ্রুবক}\)। ব্যবস্থা প্রসারিত হলে তাপমাত্রা কমে ও সংকুচিত হলে বাড়ে।

ব্যবস্থার বিশৃঙ্খলা বা এলোমেলো অবস্থার পরিমাপকে এনট্রপি বলে। এনট্রপি পরিবর্তন \(\Delta S = \frac{dQ_{rev}}{T}\)। একক: J/K।

দুটি সমতাপ ও দুটি রুদ্ধতাপ প্রক্রিয়ার সমন্বয়ে গঠিত একটি আদর্শ তাপীয় চক্র। কার্নো দক্ষতা \(\eta = 1 - T_2/T_1\)। একই তাপমাত্রার মধ্যে কার্যরত সবচেয়ে দক্ষ ইঞ্জিন।

কঠিন পদার্থে অণু-পরমাণুর কম্পনের মাধ্যমে (প্রকৃত স্থানান্তর ছাড়া) উচ্চ তাপমাত্রা থেকে নিম্ন তাপমাত্রার দিকে তাপ প্রবাহকে পরিবহন বলে।

তরল বা গ্যাসীয় মাধ্যমে অণুগুলোর প্রকৃত স্থানান্তরের মাধ্যমে তাপ সঞ্চালনকে পরিচলন বলে। উদাহরণ: বায়ুপ্রবাহ, সমুদ্র স্রোত।

কোনো মাধ্যম ছাড়াই তড়িৎচৌম্বক তরঙ্গের মাধ্যমে তাপ স্থানান্তরকে বিকিরণ বলে। আলোর বেগে সঞ্চালিত হয়। উদাহরণ: সূর্য থেকে পৃথিবীতে তাপ আসা।