Thermodynamische Eigenschaften beschreiben energetische Zustände und Gleichgewichte von Werkstoffen und umfassen Größen wie Enthalpie, Entropie, freie Enthalpie, Wärme- und Volumeneffekte. Sie bestimmen Phasendiagramme, Löslichkeiten, Umwandlungstemperaturen und chemische Reaktivität. In der Werkstoffwissenschaft werden sie experimentell (Kalorimetrie, Dilatometrie) und mittels CALPHAD-Modellen erfasst, um Gefügebildung, Stabilität und Antriebskräfte für Diffusion und Phasenumwandlungen zu prognostizieren.