Dříve než fyzikální experiment a teorie pronikla do tajů struktury mikrosvěta, byla formulována vědní disciplína zvaná termodynamika. Přesněji řečeno její část, která se zabývá makroskopickou, jevovou (fenomenologickou) stránkou objektu zkoumání – systému. Záhy se ukázalo, že teplo není šikovnou veličinou a že vlastně nejde o termodynamiku, nýbrž o „termostatiku“. Název však zůstal. Místo „fenomenologická“ se často říká „rovnovážná“. Tato alternativa připomíná, že jde o systém v rovnováze. Pokud se něco stane, může jít o přechod z jednoho rovnovážného stavu do jiného. V rovnovážné termodynamice byste marně hledali čas a strukturu. Nicméně je to věda velmi užitečná zejména proto, že svoje koncepty a jejich důsledky dokáže kvantifikovat. Koneckonců, termodynamika se postupně rozrostla a propojila s kvantovou teorií (popisující strukturu mikrosvěta) ve statistické termodynamice a se skutečnou dynamiku: vývoj v čase, dokáže popisovat termodynamika nevratných procesů (ireversibilní termodynamika).

Stojí za to připomenout dvě souvislosti. V posledních letech dokáže kvantová chemie docela spolehlivě spočítat nejenom strukturní parametry molekul, ale i jejich termodynamické vlastnosti (zvláště u organických molekul). A aby se nám rámcově propojily první čtyři kapitoly tohoto textu, můžeme si uvědomit, že nejenom z teoretických výpočtů kvantové chemie, ale také na základě spektrálních experimentů můžeme metodami statistické termodynamiky vypočítat termodynamické vlastnosti. Spektrální metody totiž zjišťují energie molekul a z nich je možné spočítat partiční funkce a z těch pak termodynamické vlastnosti. Spektroskopie je v tomto smyslu experimentálním propojením mikroskopické teorie s makroskopickým experimentem.