ค่าทางอุณหพลศาสตร์ถูกกล่าวถึงในการอ้างอิงถึงระบบและสภาพแวดล้อม ทุกสิ่งที่ไม่ใช่ส่วนหนึ่งของระบบประกอบขึ้นเป็นสภาพแวดล้อม ระบบและสภาพแวดล้อมถูกแยกจากกันด้วยขอบเขต ตัวอย่างเช่น หากระบบเป็นก๊าซหนึ่งโมลในภาชนะ ขอบเขตก็เป็นเพียงผนังด้านในของภาชนะเอง ทุกสิ่งที่อยู่นอกขอบเขตถือเป็นสิ่งรอบข้าง ซึ่งรวมถึงตัวภาชนะด้วย
ต้องกำหนดขอบเขตให้ชัดเจน เพื่อให้สามารถพูดได้อย่างชัดเจนว่าส่วนใดส่วนหนึ่งของโลกอยู่ในระบบหรือในบริเวณโดยรอบ ถ้าเรื่องผ่านเขตแดนไม่ได้ ก็ปิดระบบ มิฉะนั้นจะเปิด ระบบปิดอาจยังคงแลกเปลี่ยนพลังงานกับสิ่งแวดล้อมรอบข้าง เว้นแต่ระบบจะเป็นแบบแยกส่วน ซึ่งในกรณีนี้ สสารและพลังงานไม่สามารถผ่านข้ามพรมแดนได้
กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์หรือที่เรียกว่ากฎการอนุรักษ์พลังงานระบุว่าพลังงานไม่สามารถสร้างหรือทำลายได้ พลังงานสามารถถ่ายโอนหรือเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปอีกรูปแบบหนึ่งเท่านั้น ตัวอย่างเช่น การเปิดไฟดูเหมือนจะสร้างพลังงาน อย่างไรก็ตามมันเป็นพลังงานไฟฟ้าที่ถูกแปลง
วิธีแสดงกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์คือการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในพลังงานภายใน (∆E) ของระบบ มาจากผลรวมของความร้อน (q) ที่ไหลข้ามขอบเขตและงาน (w) ที่ทำในระบบ โดยสภาพแวดล้อม
∆E = q + w
โดยที่ q คือความร้อนที่ไหลผ่านขอบเขตของมัน และ w คืองานที่ทำในระบบโดยสภาพแวดล้อม
กฎข้อนี้กล่าวว่ามีกระบวนการสองประเภท คือ ความร้อนและงาน ที่สามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในพลังงานภายในของระบบ เนื่องจากทั้งความร้อนและงานสามารถวัดและหาปริมาณได้ นี่ก็เหมือนกับการบอกว่าการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในระบบพลังงานจะต้องส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สอดคล้องกันในพลังงานของสภาพแวดล้อมภายนอกระบบ กล่าวอีกนัยหนึ่งพลังงานไม่สามารถสร้างหรือทำลายได้ หากความร้อนไหลเข้าสู่ระบบหรือสภาพแวดล้อมโดยรอบ พลังงานภายในจะเพิ่มขึ้น และเครื่องหมายของ q และ w จะเป็นค่าบวก ในทางกลับกัน ความร้อนที่ไหลออกจากระบบหรืองานที่ทำโดยระบบ (รอบข้าง) จะทำให้พลังงานภายในหมดไป ดังนั้น q และ w จะเป็นลบ
กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์กล่าวว่าเอนโทรปีของระบบที่แยกได้จะเพิ่มขึ้นเสมอ ระบบที่แยกออกมาจะวิวัฒนาการไปสู่สมดุลทางความร้อนตามธรรมชาติ ซึ่งเป็นสถานะของเอนโทรปีสูงสุดของระบบ พูดง่ายๆ กว่านั้นคือ เอนโทรปีของจักรวาล (ระบบที่แยกได้ขั้นสูงสุด) จะเพิ่มขึ้นเท่านั้นและไม่เคยลดลงเลย
วิธีง่ายๆ ในการนึกถึงกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์คือห้องหนึ่งๆ หากไม่ได้รับการทำความสะอาดและเป็นระเบียบเรียบร้อย เมื่อเวลาผ่านไปก็จะยุ่งเหยิงและเป็นระเบียบมากขึ้น โดยไม่คำนึงถึงความระมัดระวังในการทำความสะอาดห้อง เมื่อทำความสะอาดห้องแล้ว เอนโทรปีของห้องจะลดลง แต่ความพยายามที่จะทำความสะอาดห้องนั้นส่งผลให้เอนโทรปีภายนอกห้องเพิ่มขึ้นซึ่งเกินค่าเอนโทรปีที่สูญเสียไป
กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์ระบุว่าเอนโทรปีของระบบเข้าใกล้ค่าคงที่เมื่ออุณหภูมิเข้าใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ เอนโทรปีของระบบที่ศูนย์สัมบูรณ์มักจะเป็นศูนย์ และในทุกกรณีจะถูกกำหนดโดยจำนวนของสถานะพื้นดินที่แตกต่างกันเท่านั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เอนโทรปีของสารผลึกบริสุทธิ์ (ลำดับที่สมบูรณ์แบบ) ที่อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์เป็นศูนย์ ข้อความนี้ถือเป็นจริงหากคริสตัลที่สมบูรณ์แบบมีสถานะเดียวที่มีพลังงานต่ำสุด
