در کنار کشف الکترومغناطیس، مطالعه انرژی در قالب گرما منجر به یک انقلاب علمی دیگر در قرن نوزدهم شد. چیزی که به عنوان قوانین ترمودینامیک مشهور شد، چند مفهوم را که برای نظریه کوانتوم ضروری بودند، معرفی کرد.
قانون اول ترمودینامیک، چگونگی بقای انرژی در هنگام افزودن گرما به یک سیستم بسته را شرح می‌دهد:
انرژی کل سیستم برابر با گرمای تأمین شده می‌باشد که در نتیجه کمتر از هر کار انجام شده (تغییرات فیزیکی محیط اطراف) است.
قانون دوم، چگونگی انتقال همیشگی گرما از سیستم‌های گرم‌تر به سیستم‌های سردتر را توصیف می‌کند. در حقیقت این قانون، اندازه‌ای از میزان بی‌نظمی یا همان انتروپی در یک سیستم است.
قانون دوم ترمودینامیک بیان می کند که سیستم ها در گذر زمان همیشه تمایل دارند بی نظم تر شوند، مگر اینکه انرژی خارجی اعمال شود. برای مثال آب داغ بطور طبیعی تمایل دارد در محیط سردتر پخش شود، مگر اینکه محصور شده باشد.
قانون سوم چگونگی میل انتروپی به صفر را زمانی که دمای درون یک سیستم، به صفر مطلق نزدیک می‌شود، توضیح می‌دهد.