热学研究的主要对象是 由大量分子组成的系统，这些系统被称为热力学系统。热力学系统可以是：

敞开系统：

这种系统与环境之间既可以有物质的交换，亦可以有能量的交换。

密闭系统（或称封闭系统）：这种系统与环境之间不可能有物质的交换，只可以有能量的交换。

隔绝系统（或称孤立系统）：这种系统与外界之间既无物质交换，又无能量交换。

热力学系统的研究内容包括温度、热量、内能、热力学第一定律、热力学第二定律等概念，以及这些概念在系统状态变化和与外界相互作用中的应用。