在热力学中，一般常把所研究的物体或物体组叫做热力学系统，简称系统。当系统由某一平衡状态开始进行变化，必然要破坏原来的平衡态，需要经过一段时间才能达到新的平衡态。系统从一个平衡态过渡到另一个平衡态所经过的变化过程就是一个热力学过程。

    热力学过程由于中间状态不同而被分成非静态过程与准静态过程两种。如果过程中任一中间状态都可看做是平衡状态，这个过程叫做准静态过程，也叫平衡过程。如果中间状态为非平衡态，这个过程叫做非静态过程。严格说来，准静态过程是无限缓慢的状态变化过程，它是实际过程的抽象，是一种理想的物理模型。由于这种过程的进行是无限缓慢的，它好像是平衡状态的不断延续。热力学的研究是以平衡过程的研究为基础的。把理想的平衡过程弄清楚了，将有助于对实际的非静态过程的探讨。

    在热力学中，一般不考虑系统整体的机械运动。无数事实证明，热力学系统的状态变化总是通过外界对系统做功，或向系统传递热量，或两者兼施并用而完成的。做功与传递热量是等效的。过去，习惯上功用作单位，热量用（卡）作单位，；现在，在国际单位制中，功与热量都用作单位。

    总之，做功是系统与外界相互作用的一种方式，也是两者间能量交换的一种方式。这种能量交换的方式是通过宏观的有规则运动（如机械运动、电流等）来完成的。我们把机械功、电磁功等统称为宏观功。

    热量　传递热量和做功不同，这种交换能量的方式是通过分子的无规则热运动来完成的。当外界物体（热源）与系统相接触时，不需借助于机械的方式，也不显示任何宏观运动的迹象，直接在两者的分子无规则运动之间进行着能量的交换，这就是传递热量。为了区别起见，也可把热量传递叫做微观功。宏观功与微观功都是系统在状态变化时与外界交换能量的量度。

    内能　实验证明，系统状态发生变化时，只要初、末状态给定，则不论所经历的过程有何不同，外界对系统所作的功和向系统所传递的热量的总和，总是恒定不变的，对一系统做功将使系统的能量增加，根据热功的等效性，可知对系统传递热量也将使系统的能量增加。由此看来，热力学系统在一定状态下，应具有一定的能量，叫做热力学系统的“内能”。从气体动理论的观点来说，如不考虑分子内部结构，则系统的内能就是系统中所有的分子热运动的能量和分子与分子间相互作用势能的总和。

在一般情况下，当系统状态变化时，做功与传递热量往往是同时存在的。如果有一系统，外界对它传递的热量为，系统从内能为的初始平衡状态改变到内能为的终末平衡状态，同时系统对外做功为，那么，不论过程如何总有

        

上式就是热力学第一定律。在国际单位制中，式中各量的单位都是。我们规定：系统从外界吸收热量时为正值，反之为负；系统对外界做功时为正值，反之为负；系统内能增加时为正，反之为负。这样，上式的意义就是：外界对系统传递的能量，一部分是使系统的内能增加，另一部分用于系统对外做功。不难看出，热力学第一定律其实是包括热量在内的能量守恒定律。对微小的状态变化过程，上式可写

图 6-1

成      当气体经历一个状态变化的平衡过程时，利用气体做功的定义              式中在图上是由代表这个平衡过程的实线对轴所覆盖的阴影面积表示的（如图6-1）。如果系统沿图中虚线所表示的过程进行状态变化，那么它所作的功将等于虚线下面的面积，这比实线表示的过程中的功来得大。因此，系统由一个状态变化到另一状态时，所做的功与系统所经历的过程有关。由热力学第一定律可知，虽然内能变化