平衡熱力学
例えば、定温定圧での化学反応では平衡時にギブズの自由エネルギー(英語版)は最小に、エントロピーは最大になる。
熱力学は非平衡熱力学(英語版)とは以下の点で異なっている。後者は調べる系の状態が均一ではなく、拡散によってエネルギーやエントロピー、温度が場所によって変わり、分布が勾配になっている。対して平衡熱力学では、系の状態は常に一様であり、温度や圧力、体積などが巨視的に決められる。系の変化は最初の平衡状態と最後の平衡状態の差で求められる。このような変化を熱力学過程(英語版)と呼ぶ。
ルピナー幾何学(英語版)は情報幾何学の一種で、熱力学の研究に用いられる。ルピナー幾何学では、熱力学における系はリーマン幾何学で記述でき、そのモデルから統計的性質を導くことができるとしている。この幾何学モデルは平衡状態が二次元平面上の2点で表され、2点間の距離は熱ゆらぎと関連があるという考え方に基づいている。