En la definición que se ha dado de termodinámica, nos referimos a ella como la ciencia que estudia los intercambios de calor entre un cuerpo y su entorno, pero la mayor parte de las veces no nos interesará estudiar un único cuerpo, sino un conjunto de ellos, dentro de lo que se denomina sistema termodinámico.

La superficie que separa el sistema y su entorno suele denominarse pared, y en función de sus características, los sistemas termodinámicos  pueden clasificarse en distintos tipos, según permitan o no el paso de algún tipo de energía o materia:

1. Sistemas abiertos: permiten el intercambio tanto de materia como de energía con el entorno.
2. Sistemas cerrados: permiten el intercambio de energía con el entorno, pero no el de materia.
3. Sistemas aislados: no permiten el intercambio ni de materia ni de energía con el entorno.
4. Sistemas adiabáticos: no permiten el intercambio de materia con el entorno ni el intercambio de energía en forma de calor con el entorno, pero sí permiten intercambiar energía con el entorno en forma de trabajo.

Dado que la termodinámica relaciona el movimiento microscópico de las partículas que componen el sistema con variables macroscópicas susceptibles de medirse en el laboratorio, es necesario escoger estas últimas de forma que caractericen completamente el sistema sin ambigüedad. Ejemplos de estas variables son la temperatura, la masa, la presión o el volumen del sistema, y reciben el nombre de variables termodinámicas.

Las variables termodinámicas pueden clasificarse en dos grandes grupos:

• Variables intensivas: son aquellas que son independientes de la cantidad de materia presente en el sistema.
• Variables extensivas: son aquellas que dependen de la cantidad de materia que tiene el sistema.

Además, dentro de las variables termodinámicas existe un grupo especial de variables, aquellas cuyo valor depende únicamente de los estados inicial y final de un proceso termodinámico, independientemente de las etapas y del tiempo necesarios para realizarlo. Estas variables se denominan funciones de estado.