研究物質處於熱狀態下有關性質和規律的物理學的分支學科。它起源於人類對冷熱現象本質的探索。人類生存在季節交替、氣候變幻的自然界中,冷熱現象是他們最早觀察和認識的自然現象之一。

  中國山西省芮城西侯度舊石器時代的遺址,說明大約180萬年前人類已開始使用瞭火。約在西元 前2000年,中國已有氣溫反常的記載。西元前,東方和西方都出現瞭熱學領域的早期學說。中國戰國時代的鄒衍創立瞭五行學說,他把水、火、木、金、土稱為五行,認為這是萬事事萬物的根本。古希臘時期,赫拉克利特提出:火、水、土、氣是自然界的四種獨立元素。這些都是人們對自然界的早期認識。

  從1714年D.G.華倫海特改良水銀溫度計,定出華氏溫標,給溫度測量以一個共同的標準,使熱學走上瞭實驗科學的道路。到1912年W.能斯脫提出熱力學第三定律,經過許多科學傢200年的努力,人們對熱的本質才有瞭正確的認識,並逐步建立起熱學的科學理論。

  歷史上對熱的認識,出現過兩種對立的觀點。18世紀出現過熱質說,它把熱看成是一種不生不滅的流質,一個物體含有的熱質多,就具有較高的溫度。與此相對立的是把熱看成物質的一種運動的形式。М.Β.羅蒙諾索夫指出熱是分子運動的表現。針對熱質說不能解釋摩擦生熱的困難,許多科學傢進行瞭各種摩擦生熱的實驗,特別是朗福德的實驗,他用鈍鉆頭鉆炮筒,因鉆頭與炮筒內壁摩擦,在幾乎沒產生碎屑的情況下使水沸騰;以及1840年以後J.P.焦耳所做的一系列實驗,都證明熱是同大量分子的無規則運動相聯系的。焦耳的實驗以精確的數據證實瞭J.R.邁爾熱功當量概念的正確性,使人們擯棄瞭熱質說,並為能量守恒定律奠定瞭實驗基礎。與此同時,熱學的兩類實驗技術──測溫術和量熱術也得到瞭發展。

  熱學理論有兩個方面,一是宏觀理論,即熱力學;一是微觀理論,即統計物理學。這兩個方面相輔相成,構成瞭熱學的理論基礎。