Vlerat termodinamike diskutohen në lidhje me një sistem dhe rrethinën e tij. Gjithçka që nuk është pjesë e sistemit, përbën rrethinën e saj. Sistemi dhe rrethina ndahen nga një kufi. Për shembull, nëse sistemi është një mol i një gazi në një enë, atëherë kufiri është thjesht muri i brendshëm i vetë enës. Do gjë jashtë kufirit konsiderohet rrethina, e cila do të përfshinte vetë enën.
Kufiri duhet të jetë i përcaktuar qartë, kështu që mund të thuhet qartë nëse një pjesë e caktuar e botës është në sistem ose në rrethinë. Nëse çështja nuk është në gjendje të kalojë kufirin, atëherë sistemi thuhet se është i mbyllur; përndryshe, është e hapur. Një sistem i mbyllur mund të shkëmbejë ende energji me rrethinë përveç nëse sistemi është i izoluar, në këtë rast as materia dhe as energjia nuk mund të kalojnë kufirin.
Ligji i parë i termodinamikës, i njohur gjithashtu si Ligji i Konservimit të Energjisë, thotë se energjia nuk mund të krijohet as shkatërrohet; energjia mund të transferohet ose ndryshohet vetëm nga një formë në një tjetër. Për shembull, duke ndezur një dritë duket se prodhon energji; megjithatë, është energji elektrike ajo që konvertohet.
Një mënyrë për të shprehur ligjin e parë të termodinamikës është që çdo ndryshim në energjinë e brendshme (∆E) të një sistemi të jepet nga shuma e nxehtësisë (q) që rrjedh nëpër kufijtë e saj dhe punën (w) të bërë në sistem nga rrethina.
E = q + w
ku q është nxehtësia që rrjedh përtej kufijve të saj dhe w është puna e bërë në sistem nga rrethina
Ky ligj thotë se ekzistojnë dy lloje të proceseve, nxehtësia dhe puna, që mund të çojnë në ndryshimin e energjisë së brendshme të një sistemi. Meqenëse nxehtësia dhe puna mund të maten dhe kuantifikohen, kjo është njësoj si të thuash që çdo ndryshim në energjinë e një sistemi duhet të rezultojë në një ndryshim përkatës në energjinë e rrethinës jashtë sistemit. Me fjalë të tjera, energjia nuk mund të krijohet ose shkatërrohet. Nëse nxehtësia rrjedh në një sistem ose rrethina funksionon mbi të, rritet energjia e brendshme dhe shenja e q dhe w janë pozitive. Në të kundërt, rrjedhja e nxehtësisë nga sistemi ose puna e bërë nga sistemi (në rrethinë) do të jetë në kurriz të energjisë së brendshme, dhe q dhe w, pra, do të jenë negative.
Ligji i dytë i termodinamikës thotë se entropia e një sistemi të izoluar rritet gjithmonë. Sistemet e izoluara evoluojnë spontanisht drejt ekuilibrit termik - gjendja e entropisë maksimale të sistemit. Më e thjeshtë, entropia e universit (sistemi i izoluar i fundit) vetëm rritet dhe nuk zvogëlohet kurrë.
Një mënyrë e thjeshtë për të menduar ligjin e dytë të termodinamikës është që një dhomë, nëse nuk pastrohet dhe pastrohet, pa ndryshim do të bëhet më e çrregullt dhe e çrregullt me kohën - pavarësisht se sa i kujdesshëm është ta mbajë atë të pastër. Kur dhoma pastrohet, entropia e tij zvogëlohet, por përpjekja për ta pastruar atë ka rezultuar në një rritje të entropisë jashtë dhomës që tejkalon entropinë e humbur.
Ligji i tretë i termodinamikës thotë se entropia e një sistemi i afrohet një vlere konstante pasi temperatura i afrohet zeros absolute. Entropia e një sistemi në zero absolute është zakonisht zero, dhe në të gjitha rastet përcaktohet vetëm nga numri i gjendjeve të ndryshme tokësore që ka. Konkretisht, entropia e një lënde kristalore të pastër (rend i përsosur) në temperaturë absolute zero është zero. Kjo deklaratë është e vërtetë nëse kristali i përsosur ka vetëm një gjendje me energji minimale.
