La Fisica (dal latinophysica, a sua volta derivante dal greco φυσική, physiké – sottointeso téchné – ovvero "arte della natura", e da physis, "natura") è la scienza della Natura nel senso più ampio.
Originariamente una semplice branca della filosofia (per lungo tempo è stata chiamata filosofia naturale), grazie alla codifica del metodo scientifico di Galileo Galilei, negli ultimi trecento anni si è talmente evoluta e sviluppata ed ha conseguito risultati di tale importanza da avere messo in ombra la filosofia stessa, con cui però mantiene un legame profondo. I fisici studiano in generale il comportamento e le interazioni della materia attraverso lo spazio e il tempo.
Nella visione affermatasi con la teoria della Relatività Generale, spazio e tempo sono considerati anch'essi fenomeni fisici, e non semplicemente lo scenario in cui questi avvengono.
«La fisica è matematica non perché noi conosciamo così bene il mondo fisico, ma perché lo conosciamo molto poco: sono solo le sue proprietà matematiche quelle che noi possiamo scoprire»
La termodinamica è quella branca della fisica e della chimica (chimica fisica) che descrive le trasformazioni subite da un sistema in seguito a processi che coinvolgono la trasformazione di calore in lavoro e viceversa.
La termodinamica classica si basa sul concetto di sistema macroscopico, ovvero una porzione di materia fisicamente o concettualmente separata dall'ambiente esterno, che spesso per comodità si assume non perturbato dallo scambio di energia con il sistema. Lo stato di un sistema macroscopico che si trova all'equilibrio è specificato da grandezze dette variabili termodinamiche o di stato come la temperatura, la pressione, il volume, la composizione chimica.
Il diagramma di fase, o diagramma di stato, è un diagramma cartesiano riferito ad una sostanza in cui sono riportate in ascissa la temperatura e in ordinata la pressione.
Per la sostanza in questione sono rappresentate le linee che indicano il cambiamento di fase; nei campi individuati all'interno di queste linee si individuano i campi di esistenza del solido, del liquido e del vapore.
La linea di separazione liquido-vapore non si estende tendenzialmente all'infinito, ma termina in un punto preciso nel quale le caratteristiche del vapore e del liquido diventano le medesime: si tratta del punto critico, individuato per ogni sostanza da valori di pressione e di temperatura ben precisi.
La linea di separazione solido-liquido ha in quasi tutte le sostanze una inclinazione positiva, ciò indica una diminuzione del volume specifico all'aumentare della temperatura. Eccezioni sono sostanze come il gallio, l'antimonio, il bismuto ma soprattutto l'acqua per cui in solidificazione si ha un aumento del volume specifico.