Jedna od glavnih tema koje termodinamika razmatra je fizika gasova. Gas se sastoji od (ili individualnih ili međusobno povezanih tako da povezuju molekule) koji ispunjavaju zapreminu i djeluju pritiskom na zidove posude u kojoj se nalaze. Pored pritiska i zapremine, treća makroskopska veličina koja opisuje stanje gasa je temperatura. Sve tri veličine stanja – zapremina, pritisak i temperatura – posljedica su kretanja atoma. Zapremina se odnosi na slobodu atoma da se kreću kroz posudu, pritisak je posljedica sudara atoma sa zidovima suda, a temperatura je direktno povezana sa kinetičkom energijom atoma. Kinetička teroija gasova daje vezu između atoma i makroskopsih veličina stanja gasa. Kretanje atoma je opisano kinetičkom energijom, odnosno brzinom atoma, pa kinetička teorija gasova zapravo vezuje mikroskopske i makroskopske osobine gasa.