一、内能功和热量

由于热力学是从能量观点研究系统状态变化过程中有关热和功的转换关系和条件，而热和功之间的转换又往往通过系统的内能变化来实现。因此，在研究热力学规律时，功、热和内能是经常处理的三个物理量。

对于给定的理想气体，它的内能仅是温度的单值函数，即E=E（T）。对于确定的平衡态，其温度T唯一确定。所以，内能是状态的单值函数。对于实际气体，在压强较大时，由于要考虑分子间的相互作用的势能，且势能与气体体积有关。所以，一般来说，实际气体内能是温度T和气体体积V的单值函数。

实践表明，要改变一个热力学系统的状态，也即改变其内能，有两种方式：一是外界对系统做功；一是向系统传递热量。例如，一杯水，可通过加热，即热传递方法，从某一温度升高到另一温度；也可用搅拌做功的方法，使该杯水升高到同一温度。两种方式虽然不同，但导致相同的内能增加，表明做功和传递热量对改变系统的内能是等效的。因此，做功和传递热量均可作为内能变化的量度。

在国际单位制中，内能、功和热量的单位均为焦耳（J）。

虽然做功和热量传递对内能的改变有其等效性，但它们存在本质上的差异。“做功”改变内能，是外界有序运动的能量与系统分子无序热运动的能量之间的转换。“传递热量”改变内能是外界分子无序运动能量与系统分子无序热运动能量之间的传递。(www.daowen.com)

二、准静态过程

热力学系统在外界影响下，其状态发生变化，系统从一个状态到另一个状态的变化过程称为热力学过程，简称过程。根据过程中间状态的不同把过程分为准静态过程和非静态过程。系统从某一平衡态开始，经一系列变化后达到另一平衡态，如果其过程中所有中间状态都可以近似地视为平衡态，则这样的过程称为准静态过程或平衡过程。

当一系统从某一平衡态变到相邻的平衡态时，首先是原来的平衡态遭到破坏，系统进入非平衡状态，经过一定的时间后，才能到达一个新的平衡态。通常把系统从一个平衡态变到相邻平衡态所经历的时间称为系统的弛豫时间。或者说，一个系统由最初的非平衡态过渡到平衡态所经历的时间叫弛豫时间。在实际问题中，一个过程能否看做准静态过程，需要具体情况具体分析。若外界条件，比如压强、体积或温度等发生一微小变化，所经历的时间比系统的弛豫时间长得多，那么在外界条件的变化过程中，系统有充分时间到达平衡态。因此，这样的过程就可视为准静态过程。例如，内燃机汽缸的燃气过程，压缩气体的时间约为10-2s，而燃气状态变化的时间只有10-3s，所以，内燃机中燃气状态变化过程可视为准静态过程。如果在实际问题中，外界条件发生变化非常迅速，经历时间比相应的弛豫时间短，致使系统在各个时刻都难以达到新的平衡状态。系统在整个过程中，将经历一系列的非平衡态，则这种过程叫做非平衡过程。

系统任一平衡状态，都可用一组参量p、V、T来描述，三个参量只有两个是独立的。所以利用两个参量作为坐标轴画图。如图12-1所示的p-V图，p-V图上一点代表一个平衡状态；一条连续曲线代表一个准静态过程。图12-1中初态A到末态B的准静态过程，其中箭头方向为过程进行的方向。这条曲线称为过程曲线，这条曲线可由过程方程表述。

准静态过程只是实际过程的理想近似，实际上并不存在。但是在热力学理论研究和实际应用上都有重要意义。如不作特别说明，以下所讨论的过程都可看成是准静态过程，准静态过程是实际过程的理想模型。