熱力學第零定律，系統A與B分別與系統C呈熱平衡，則系統A與B亦呈熱平衡。圖中斜線部分代表絕熱牆，套色粗線代表導熱牆。功的運算活塞之截面積是A，氣體施於活塞面上之壓力為P，於是此一氣體系統對活塞施一向外之力PA。如果活塞向外移動一小段距離ds，則此系統作用於活塞上的功dW為dW＝PAdsAds為氣體體積變化dV，dW＝PdV功的大小等於PV曲線下之面積，可由鋸齒狀線下之面積求得近似值。＝系統所作之功，不僅與始態及終態有關，且與過程的路徑有關。熱力學第一定律如果我們將能量的範圍，從機械能擴大到包括熱量、內能和功，則能量不滅原理被稱為熱力學第一定律（thefirstlawofthermodynamics）。系統原有之內能為U0，若周遭加Q之熱量於系統，系統對外圍作W之功。故系統最終之內能U為：1.各量須用相同之單位（熱量單位、或機械能單位）。2.加於系統之熱量為正，系統放出之熱量為負，Q為出入系統之淨熱量。3.系統之內能增加，U為正；系統之內能減少，U為負。4.系統對周遭所作之功為正，周遭對系統所作之功為負。W為系統所作之淨功。等壓過程當一系統之狀態發生變化時，整個系統之壓力若經常保持一定不變值，則此變化過程稱為等壓過程（constantpressure或isobaricprocess）。等壓過程等容過程當系統之狀態發生變化時，整個系統之體積若保持一定不變，則此變化過程稱為等容過程（constantvolume或isovolume或isochoricprocess）。氣體莫耳數為n，莫耳定容比熱為Cv則當溫度升高時，系統由周遭吸收之熱量等溫過程當一系統之狀態發生變化時，整個系統之溫度若保持一定不變，則此變化過程稱為等溫過程（constanttemperature或isothermalprocess）。由波義耳定律得知，當一定質量之理想氣體之溫度保持不變時，其壓力與體積之乘積為一定值，即PV＝常數。P1V1＝P2V2＝PV＝常數＝C＝KT因溫度保持不變，系統之內能亦保持不變，即U＝0熱力學第一定律得W＝Q（等溫過程）等溫過程絕熱過程當一系統之狀態發生變化時，系統與周遭之間，若全無熱量之授受，此變化過程稱為絕熱過程（adiabaticprocess）。在絕熱過程中無熱量之授受，即Q＝0由熱力學第一定律得：0＝U＋W或U＝－W（絕熱過程）絕熱過程自由膨脹（freeexpansion）如果在一個絕熱過程之中，系統並未對外作功，而外界亦未對此系統作功，則這過程叫自由膨脹（freeexpansion）如下頁圖，因全系統與外界絕熱，Q＝0，故可視為一絕熱過程。又因右室為真空，壓力為零，故當左室之氣體衝向右室時，體積雖然膨脹，但並不作功，即W＝0，由熱力學第一定律知0＝ΔU＝U2－U1或U1＝U2（自由膨脹）自由膨脹，因整個系統對外界無熱及功之交換，因此整個系統之內能並未改變。卡諾循環熱機的效率（或稱性能係數）e內燃機的四衝程循環狄塞耳機的二衝程循環節流過程由於高壓流體是在定壓P1下使體積由V1變成0，所作的功是P1(0－V1)，而低壓流體是在定壓P2下使體積由0變成V2。因此，此系統所作的功是：W＝P2V2－P1V1由於此過程為絕熱過程，Q＝0，因此：ΔU＝U2－U1＝Q－W＝－W＝P1V1－P2V2U2＋P2V2＝U1＋P1V1冷凍機之簡圖（T1＜T2）冷凍循環之原理實際之熱機，只有一部分熱量被轉換成功W，而其餘的以熱量Q2排掉，理想的熱機為將輸入的熱量Q全部轉換為功輸出。在實際的冷凍機，我們需要作功W才能把熱量從低溫傳送至高溫；在理想的冷凍機裡，我們不需作功。熱力學第二定律（thesecondlawofthermodynamic）是一個經驗的產物。依照其所要強調的觀點不同，可以有好幾種不同的敘述，但每一個敘述都是等效的。下面我們僅寫出兩種較常被提及的敘述：1.沒有一部熱機，經過一循環後，可自高溫熱庫吸熱，並將這些熱完全轉變成機械功─Kelvin與Planck說法。2.沒有一種冷凍機，在完成一循環過程後，能夠把熱流由低溫熱庫抽到高溫熱庫，而不需要外界對它作功─Clausius的說法。