熱力学は、エンジンや冷蔵庫などの工業製品はもちろん地球温暖化などの環境問題を論じるうえでも不可欠であり、幅広い応用をもっています。この巻では温度や熱といった日常でもよく使われる言葉を、より正確な概念として理解することから熱力学を始め、ゴム弾性などを例に熱力学の基本法則についての理解を深めます。後半の統計力学では、無数の原子・分子の運動と熱力学の法則の関係を学びます。最後に、水に浮かんだ小さな花粉が不規則に動き回る「ブラウン運動」を中心に非平衡系の統計力学の考え方を紹介します。