Termodinamika: A hőmérséklet fogalma és mérése, az ideális gáz állapotegyenlete. A kinetikus gázelmélet alapjai, a nyomás és hőmérséklet kinetikus értelmezése, ideális gáz belső energiája.  Abarometrikus magasságformula. A Maxwell-féle sebességeloszlás és meghatározása. Reális gázok, van der Waals-egyenlet. Szabad úthossz, diffúzió, hővezetés és viszkozitás gázokban szabad úthossz közelítésben. 

Termodinamikai állapotjellemzés, kvázisztatikus és reverzibilis folyamatok. Hőmennyiség, belső energia, a hőtan I. főtétele. Fajhő és entalpia, ideális gáz állapotváltozásai, körfolyamatok. A hőtan II. főtétele, a Carnot-körfolyamat hatásfokának anyagfüggetlensége, a termodinamikai hőmérsékletskála, entrópia, az entrópianövekedés tétele. A statisztikus leírás alapjai: mikroállapotok, makroállapotok, az entrópia statisztikus értelmezése, kvantumstatisztikák. Egyensúlyi feltételek homogén rendszerekben, termodinamikai potenciálok, fundamentális függvények. A termodinamikai potenciálok Euler egyenletei. A termodinamika differenciális összefüggései, Maxwell-relációk, Gibbs-Helmholtz-egyenletek. A hőtan III. főtétele és következményei, adiabatikus lemágnesezés.  Fázisátalakulások egykomponensű rendszerekben, a Clausius--Clapeyron-egyenlet. 

Bevezetés a kvantummechanikába: A kvantumfizika előzményei: hőmérsékleti sugárzás, fotoeffektus, Compton-effektus, atomi színképek, atommodellek, a Bohr-féle kvantumfeltétel, de Broglie-hullám. Hullámfüggvény, Schrödinger-egyenlet. Stacionárius Schrödinger-egyenlet és megoldása egyszerű esetekben. Az alagúteffektus. H-atom (kvalitatív). Kvantumszámok. Az elektronspin. Pauli-elv és az elemek periódusos rendszere.