状态是一组性质的集合

你选定了一个容器，把它的内部当作系统。从现在起，什么能在边界上来回，就决定了你手里是哪种系统。按一按按钮。闭口系让热进出，却把物质留在里面，就像盖着盖子煮的那锅水。开口系连物质也一起来回，就像没盖盖子的水壶里冒出的蒸汽。孤立系热和物质都不让过；想想一个完美的保温瓶。同样一个容器，你约定边界放行什么不同，分析方式就完全不同。所以热力学题目，总是从画边界开始。其实汽车发动机的气缸也是如此，气门关闭、正在压缩的一刻它是物质进不来出不去的闭口系，可气门一开、废气排出、新空气吸入的那一刻，它就变成了开口系。

系统定好了，该说说它此刻处于什么状态了。把温度往上拖。粒子撞得更猛，颜色烧得更红。同时旁边的压力条也一起往上涨，而体积因为容器是刚性的，保持不变。重点在这儿：一个数字不足以说清一个状态。光说温度，并不能告诉你系统的全部。压力、体积也得在场，这个状态才算定下来。状态，就是好几个性质同时聚在一起的一束。不过这些性质并不能各自随意设定，对一定量的气体来说，只要压力和温度这样两个定下来，剩下的体积就已经跟着定死了。

把这些性质凑到一起，最干净的办法是让每一个都当一根轴。横轴放体积 V，纵轴放压力 P，系统的状态就成了这个平面上的一个点。拖动这个点。它落在哪里，就告诉你那一刻的 P 和 V。一个状态，一个点。这张图，是整个热力学一路都在用的地图。以后会遇到的等温、等压、绝热这些词，说到底也只是关于这个点在平面上待在哪儿、又怎么移动的故事。无论点落在哪里，它都不记得系统是怎么走到那里的，只承载此刻的状态，正因为状态不带走过的历史，才能用一个点把它完整地表示出来。

系统从一个状态变到另一个状态，我们叫它过程。在图上，过程就是点从一个位置走到另一个位置的那条路。拖动滑块往前推。点从状态 1 走到状态 2，一边走一边画出一条线。起点和终点相同，并不意味着过程也相同。走的是哪条路，那整条轨迹，才是过程。现在只有一条路，但连接同样两点的路可以有好多条。而走哪条路，交换的热和功就不一样，这一点你很快就会遇到。就像两座小镇之间的直线距离是固定的，可翻山还是绕路会让你花的力气不同，起点和终点相同，走哪条路仍会改变交换的热和功。

可是，要用一个点来说一个状态，得有一个前提：整个系统的性质必须均匀，而且不再变化。这就叫平衡。试着只把一边突然加热。一开始左边热、右边凉，你没法用温度这一个数来讲整个系统。让时间流逝，热量散开，慢慢沉淀到一个均匀的温度。这样到达平衡，P 或 T 这样一个值才能代表整个系统。我们画的那个状态点，永远是以这种平衡为前提才点下去的。所以在 P-V 平面上用一条光滑曲线画出的过程其实是一种理想，只有当变化足够缓慢、系统每一刻都几乎保持平衡时，才会接近那条曲线。