热力学系统与状态
热力学总是从看到哪里开始。定下眼前的一个桶，里面叫做系统，外面全是外界，分开两者的线是边界。先直接改这个边界上什么可以进出。只让热进出，连物质也进出，或者什么都不能进出，边界怎么画，就是分析的范围怎么定。系统定了，就得说出它现在是什么状态，状态不是一个数字就结束。压力、体积、温度都在，系统的状态才定下来，状态就是这些性质聚成的一束。
选一个桶，把里面当成系统，边界上什么能来往，就决定系统的种类。按下按钮，闭口系统热可以进出、物质出不去，盖着盖子煮的锅里的水就是这样。开口系统物质也一起来往，像开着盖的水壶往外冒气，孤立系统热和物质都不能通过，想到一只完美的保温瓶就行。同一个桶，边界怎么约定，分析就完全不同，所以热力学问题总是从画边界开始。汽车发动机的气缸，气门关上压缩的那一瞬间物质不能进出，是闭口系统，气门打开、废气出去、新空气进来的那一瞬间，就变成开口系统。
系统定了，该说这个系统现在是什么状态。把温度拉高，颗粒撞得更猛，颜色热得发亮，桶是硬的，体积照旧，旁边的压力条却一起涨上来。这里的核心是，说状态一个数字不够。只说温度，并不能知道系统的全部，压力和体积也得在，这个状态才定下来，状态是好几种性质一次聚在一起的一束。这些性质也不能各自随便定，一定量的气体，像压力和温度这样定了两个，剩下的体积就已经跟着定了。
把性质收在一起最干净的办法，是让每种性质当一根轴。横轴放体积 V，纵轴放压力，系统的状态就是这个平面上的一个点，拖动点，那个位置就说出那一瞬间的压力和体积。一个状态一个点，这张图是热力学从头用到尾的地图。后面要出现的等温、等压、绝热，说到底都是这个平面上点在哪里、怎么动的故事。点在哪里，都不记得系统是怎么来的，只装着现在这一瞬间的状态，所以一个状态可以完完整整地用一个点来表示。
系统从一个状态变成另一个状态，叫做过程，图上的过程是点从一个位置挪到另一个位置的路。拖动滑块往前，点从状态 1 画着线走到状态 2。起点和终点相同，过程并不因此相同，走过哪条路、整条痕迹才是过程。现在只有一条路，可是连接同样两点的路可以有好几条，走哪一条，交换的热和功就不同，这一点很快会遇到。两个村子之间来回，直线距离是定的，翻山还是绕路，花的力气不同，同样，起点和终点相同，走哪条路仍会改变交换的热和功。
要用一个点来说状态，还需要一个约定。整个系统的性质要均匀，而且不再变化，这叫做平衡。只把一边突然加热，一开始左边热、右边冷，没法用叫做温度的一个数字来说这个系统，时间流过去，热散开，渐渐沉到同一个温度。这样达到平衡，像 T 这样的一个值才代表整个系统，我们画的状态点始终是以这个平衡为前提打下的点。所以在 P-V 平面上画成光滑曲线的过程其实是一种理想，只有变化非常慢、系统每一瞬间都几乎保持平衡，才接近那条曲线。