热力学研究状态变化过程
准静态
热力学研究一种进行得十分缓慢的状态变化过程，过程时间远大于每个中间态的弛豫时间，因此每个中间态可视为平衡态。这是个理论极限模型。
外界做功
准静态过程，要维持平衡态，外界对系统作用力与系统状态参量存在确定关系。例如气体孤立系的压强等于外界压强。
此时外界做功：
系统体积变化：
功表示为状态参量：
准静态过程的外界做功：
可以看出，外界做功与过程有关。
在还需要考虑其它外参量的系统，外界做功的微分可表示为广义力与外参量微分之积：
热量交换
系统与外界可以通过传递热量的方式交换能量，根本上区别于做功，不涉及外参量的改变，由接触面分子的碰撞和热辐射传递。
热力学中没有直接由参量计算传热的公式。只能由内能变化和外界做功间接导出。
绝热过程：系统与外界没有热量交换的过程。区别于孤立系，那是没有能量交换，包括功和热量。
等温过程：系统温度不变的过程。由焦耳定律，理想气体等温过程内能不变。也就是说外界做功等于负的系统吸热。
内能
焦耳做了大量绝热过程的实验，发现：通过各种不同的绝热过程，使一个系统升高一定温度，所需的功是相等的。
这表明，外界做功只取决于初态和终态，无关过程。因此可定义一个系统的态函数U：
这里态函数U的变化量取决于外界对系统做功和系统从外界吸热，此态函数称为内能。
从微观看，内能是分子无规则运动的能量总和的统计平均值，包括 分子的动能，分子间相互作用势能，分子内部运动的能量。
此公式不限于绝热过程，由能量守恒定律，有热量交换时会加上系统吸热Q。
焦耳定律：气体的内能只是温度的函数
态函数：区别于状态函数(作为函数的宏观量)，是表征过程中状态函数变化量的函数。并且只与初末状态有关，与过程无关。
W和Q与过程有关，不是态函数。其微分是非恰当微分，用，态函数U的微分是恰当微分，用d：
此等式不限于平衡态，只是涉及在平衡态下W能用外参量计算，非平衡态下不能的问题。
焓
内能变化由外界做功和系统吸热构成这两部分的贡献”难易程度“显然是不同的，做功难易程度取决于外参量，吸热难易程度取决于系统材料的性质——比热容:系统升高单位温度吸收的热量。
等体热容：规定系统在体积固定过程的热容。对于理想气体，外界做功为0，因此：
等压热容：规定系统在压强固定过程的热容。对于理想气体：
为了方便理想气体等压过程的能量计算，定义一个新的状态函数，焓：
用焓表征等压过程理想气体的吸热数值。