Теплоёмкость — количество теплоты, поглощаемой (выделяемой) телом в процессе нагревания (остывания) на 1 кельвин. Более точно, теплоёмкость — физическая величина, определяемая как отношение количества теплоты 
  
    
      
        δ
        Q
      
    
    {\displaystyle \delta Q}
  
, поглощаемой/выделяемой термодинамической системой при бесконечно малом изменении её температуры 
  
    
      
        T
      
    
    {\displaystyle T}
  
, к величине этого изменения 
  
    
      
        
          d
        
        T
      
    
    {\displaystyle \mathrm {d} T}
  
:
 Малое количество теплоты обозначается 
  
    
      
        δ
        Q
      
    
    {\displaystyle \delta Q}
  
 (а не 
  
    
      
        
          d
        
        Q
      
    
    {\displaystyle \mathrm {d} Q}
  
), чтобы подчеркнуть, что это не дифференциал параметра состояния (в отличие, например, от 
  
    
      
        
          d
        
        T
      
    
    {\displaystyle \mathrm {d} T}
  
), а функция процесса. Поэтому и теплоёмкость — это характеристика процесса перехода между двумя состояниями термодинамической системы, которая зависит и от пути процесса (например, от проведения его при постоянном объёме или постоянном давлении), и от способа нагревания/охлаждения (квазистатического или нестатического). Неоднозначность в определении теплоёмкости на практике устраняют тем, что выбирают и фиксируют путь квазистатического процесса (обычно оговаривается, что процесс происходит при постоянном давлении, равным атмосферному). При однозначном выборе процесса теплоёмкость становится параметром состояния и теплофизическим свойством вещества, образующего термодинамическую систему.
 
 Очевидно, что чем больше масса тела, тем больше требуется теплоты для его нагревания, и теплоёмкость тела пропорциональна количеству вещества, содержащегося в нём. Количество вещества может характеризоваться массой или количеством молей. Поэтому удобно пользоваться понятиями удельной теплоёмкости (теплоёмкости единицы массы тела):
 и молярной теплоёмкости (теплоёмкости одного моля вещества):
 где 
  
    
      
        ν
        =
        
          
            m
            μ
          
        
      
    
    {\displaystyle \nu ={m \over \mu }}
  
 — количество вещества в теле; 
  
    
      
        m
      
    
    {\displaystyle m}
  
 — масса тела; 
  
    
      
        μ
      
    
    {\displaystyle \mu }
  
 — молярная масса. Молярная и удельная теплоёмкости связаны соотношением 
  
    
      
        
          C
          
            μ
          
        
        =
        c
        μ
      
    
    {\displaystyle C_{\mu }=c\mu }
  
.
 Объёмная теплоёмкость (теплоёмкость единицы объёма тела):
 Понятие теплоёмкости определено как для веществ в различных агрегатных состояниях (твёрдых тел, жидкостей, газов), так и для ансамблей частиц и квазичастиц (в физике металлов, например, говорят о теплоёмкости электронного газа).
 Теплоёмкость системы невзаимодействующих частиц (например, идеального газа) определяется числом степеней свободы частиц.
 Молярная теплоёмкость при постоянном объёме:
 где 
  
    
      
        R
      
    
    {\displaystyle R}
  
 ≈ 8,31 Дж/(моль·К) — универсальная газовая постоянная, 
  
    
      
        i
      
    
    {\displaystyle i}
  
 — число степеней свободы молекулы.
 Молярная теплоёмкость при постоянном давлении связана с 
  
    
      
        
          C
          
            V
          
        
      
    
    {\displaystyle C_{V}}
  
 соотношением Майера:
 Существует несколько теорий теплоёмкости твёрдого тела:
 С ростом температуры теплоёмкость растёт у кристаллов, практически не меняется у жидкостей и газов.
 При фазовом переходе происходит скачок теплоёмкости. Теплоёмкость вблизи самого фазового перехода стремится к бесконечности, поскольку температура фазового перехода остаётся постоянной при изменении теплоты.