Enerjinin çeşitli biçimleri ısı, ışık, elektrik, manyetizma, kimyasal ve mekanik enerji arasındaki ilişkileri inceleyen termodinamiktir. Termodinamik sürtünme yoluyla mekanik olarak ısı üretimi vebuhar makinesi yardımıyla mekanik enerjinin termal yoldan üretilmesi çalışmalarından ortaya çıkmıştır. 18. yüzyılda bazı bilim insanları, ısının cisimlerin küçük parçacıklarının mekanik hareketi olduğunu, bu hareketlerin hızının sıcaklıkla arttığını düşünmüşlerdir. 1840’larda James Joule, birim kütledeki suyun sıcaklığını birim derece artırmak için gerekli olan mekanik iş miktarını ölçmek üzere bir takım deneyler yapmıştır. 1848 yılında bu çalışmalarını sonuçlandırmış ve ısı ile iş arasındaki ilişkiyi ortaya koymuştur. Joule, su dolu bir kaba bağlı bir dinamoyu mekanik işle çalıştırarak mekanik işi elektriğe, elektriği de ısıya dönüştürmüş ve bu işlem sonucu kaptaki suyun ısındığını görmüştür.
Buhar makinesinin kurumsal temelleri üzerinde ilk çalışanlardan biri olan Carnot, ısının dinamiğini kapsayan bir dizi önemli sonuçlara ulaşmıştır. “Carnot İlkesi” de denilen bu ilkeye göre aynı sıcaklıklar arasında çalışan tüm ısı makinelerinin verimi aynı olmalıydı. Carnot’un kuramından sonra bu kuramı Clapeyron adlı bir başka Fransız mühendis daha da geliştirdi. Clapeyron bir buhar makinesi veriminin, makineden elde edilenişin makineye verilen ısıya oranına eşit olduğunu buldu. 1848’de William Thomson mükemmel ısı makinelerine ilişkin Carnot kuramının mutlak sıcaklık ölçeğine dayalı olabileceğini gösterdi. Buradan hareketle Kelvin, mutlak sıcaklık ölçeği üzerindeki eşit sıcaklık artımlarının ideal bir ısı makinesinin eşit verimlerle çalıştığı sıcaklık aralıkları olarak tanımlanabileceğini önerdi. Bu gelişmeler 1850’de Clausius’la başlayan, Lord Kelvin, Maxwell, Planck, Duhem ve Poincare’nin önemli katkılarıyla gelişen ve yüzyılın sonlarında Gibbs’in ulaştırdığı parlak noktayla günümüze kadar gelmiştir.
