理想气体的基本热力过程热力设备中，热能与机械能的相互转化，通常是通过气态工质的吸热、膨胀、放热、压缩等热力过程来实现的。
实际的热力过程都很复杂，而且几乎都是非平衡、非可逆的过程。
但若仔细观察会发现，某些常见过程非常近似一些简单的可逆过程。
常见的主要有四种简单可逆过程-基本热力过程，指系统某一状态参数保持不变的可逆过程。
包括定容过程、定压过程、定温过程和绝热过程。
我们以1kg理想气体的闭口系统为例来分析这几种基本热力过程，分析方法包括5点：（1）依据过程特点建立过程方程式；（2）由过程方程和理想气体状态方程确定初、终态基本状态参数之间的关系，即P1、v1、T1和P2、v2、T2之间的关系；（3）绘制过程曲线；我们主要绘制两种坐标图P-v图和T-s图，因为P-v图上可以表示过程中做功量的多少，而T-s图上可以表示过程中吸收或放出热量的多少；（4）分析计算△u，△h，△s；（5）分析计算过程的热量q和功w。
一、定容过程定容过程即工质的容积在整个过程中维持不变，dv=0，通常是一定量的气体在刚性容器中进行定容加热或定容放热。
（1）依据过程特点建立过程方程式定容过程的特点是体积保持不变，所以建立过程方程式：v=常数；或dv=0或v1=v2（2）由过程方程和理想气体状态方程确定初、终态基本状态参数之间的关系过程方程式：v1=v2理想气体状态方程：112212Pv P v T T = 由以上两个方程可以得到初末基本状态参数之间的关系：122211v v P T P T =⎧⎪⎨=⎪⎩ 即定容过程中工质的压力与温度成正比。
（3）绘制过程曲线；定容过程有两种情况：定容加热和定容放热。
（4）分析计算△u ，△h ，△s ；2211v v u u u c dT c T ∆=-==∆⎰ 2211p p h h h c dT c T ∆=-==∆⎰ 222111ln ln ln p v v v P P s c c c v P P ∆=+=或222111ln ln ln v v T v T s c R c T v T ∆=+= （5）分析计算过程的热量q 和功w 。
容积变化功：210w Pdv ==⎰ 根据q=△u+w 可得：v q u c T =∆=∆总结：定容过程中系统与外界无容积变化功，加给工质的热量全部用于增加工质的热力学能，而没有热能与机械能的转化。
二、定压过程定压过程即工质的压力在整个过程中维持不变，dP=0，工程上使用的加热器、冷却器、燃烧器、锅炉等设备都是在接近定压的情况下工作的。
（1）依据过程特点建立过程方程式定压过程的特点是压力保持不变，所以建立过程方程式：P=常数；或dP=0或P 1=P 2（2）由过程方程和理想气体状态方程确定初、终态基本状态参数之间的关系过程方程式：P 1=P 2 理想气体状态方程：112212Pv P v T T = 由以上两个方程可以得到初末基本状态参数之间的关系：122211P P v T v T =⎧⎪⎨=⎪⎩ 即定压过程中工质的比容与温度成正比。
（3）绘制过程曲线；定压过程有两种情况：定压加热和定压放热。
T-s 图上曲线是对数曲线，从上图可知，定容过程与定压过程在T-s 图上都是对数曲线，但定压线的斜率小，更为平坦。
（4）分析计算△u ，△h ，△s ；2211v v u u u c dT c T ∆=-==∆⎰ 2211p p h h h c dT c T ∆=-==∆⎰ 222111ln ln ln p v p v P v s c c c v P v ∆=+=或222111ln ln ln p p T P T s c R c T P T ∆=-= （5）分析计算过程的热量q 和功w 。
容积变化功：22121211()w Pdv P v v Pv Pv RT RT R T ==-=-=-=∆⎰ 根据q=△u+w 可得：v p q u w c T R T c T =∆+=∆+∆=∆总结：工质在定压过程中吸入的热量等于焓的增加量，放出的热量等于焓的降低量。
三、定温过程定温过程即工质的温度在整个过程中维持不变，dT=0。
（1）依据过程特点建立过程方程式定温过程的特点是温度保持不变，所以建立过程方程式：T=常数；或dT=0或T 1=T 2（2）由过程方程和理想气体状态方程确定初、终态基本状态参数之间的关系过程方程式：T 1=T 2 理想气体状态方程：112212Pv P v T T = 由以上两个方程可以得到初末基本状态参数之间的关系：122112T T P v P v =⎧⎪⎨=⎪⎩ 即定温过程中工质的压力与比容成反比。
（3）绘制过程曲线；定容过程有两种情况：定容加热和定容放热。
（4）分析计算△u ，△h ，△s ；22110v v u u u c dT c T ∆=-==∆=⎰ 22110p p h h h c dT c T ∆=-==∆=⎰ 222111ln ln ln p T P P s c R R T P P ∆=-=-或222111ln ln ln v T v v s c R R T v v ∆=+= （5）分析计算过程的热量q 和功w 。
容积变化功：22221111ln ln v RT w Pdv dv RT v RT v v ====⎰⎰ 根据q=△u+w 可得：21ln v q w RT v == 总结：定温过程中内能变化为零，吸热量全部用于对外做膨胀功。
四、绝热过程绝热过程是指与外界无热量交换的过程，即0q δ=或q=0；（1）依据过程特点建立过程方程式0q δ=或q=0 另外根据revq ds T δ=得到：ds=0即可逆的绝热过程是熵不变的过程，定熵过程。
现实中严格的绝热过程是不存在的，但当过程进行的无限快时，工质与外界来不及换热，这种过程可近似认为是绝热的。
绝热过程的过程方程式有另外一种表达方式：P k v =常数 其中k pv c c =，是比热容比，又叫绝热指数，当比热取定值比热时，k 是与状态无关的常数。
（2）由过程方程和理想气体状态方程确定初、终态基本状态参数之间的关系过程方程式：1122k k Pv P v = 理想气体状态方程：112212Pv P v T T = 由以上两个方程可以得到初末基本状态参数之间的关系：22111211212211()()()kk k k P v P v T v T v T P T P --=== （3）绘制过程曲线；定容过程有两种情况：定容加热和定容放热。
（4）分析计算△u ，△h ，△s ；2211v v u u u c dT c T ∆=-==∆⎰ 2211p p h h h c dT c T ∆=-==∆⎰ 0s ∆=（5）分析计算过程的热量q 和功w 。
绝热过程q=0；根据q=△u+w 得：w=-△u=v c T -∆绝热（定熵）过程是内能与膨胀功之间的转换。
多变过程前面我们讨论的几种基本热力过程，定容、定压、定温和绝热，都会有一个参数保持不变，要么是体积，要么是压力、温度或熵。
但在实际热机中，有些过程，工质的状态参数都会有显著的变化，即PVT 没有一个是恒定不变的，而且工质与外界之间的换热量也不可以忽略不计，即s 也是变化的非绝热过程。
这时，我们就不能将实际过程简化为上述几种基本热力过程。
但通过实验发现，多数过程的P-v 关系曲线往往比较接近指数方程式，即 P n v =常数热力学中个，热力过程符合该式的变化过程称做多变过程。
其中，n 为多变指数，取值在（-∞，﹢∞）之间。
n 为定值。
实际的热力过程往往非常复杂，主要有两种情况：（1）整个过程并不完全符合P n v =常数，但整个过程中n 值变化不大，比如：前半段过程符合2P v =常数，中间段过程符合 2.1P v =常数，后半段过程符合2.2P v =常数，那么我们可以用一个不变的n 的平均值来代替实际中变化的n 。
（2）n 的变化较大时，则将热力过程分成几段，每一段作为一个n 不变的简单的多变过程。
我们对于多变过程的分析，同样有前面的5项内容。
（1）依据过程特点建立过程方程式多变过程的过程方程式为：P n v =常数这个方程式比较具有普遍性，将n 取不同的值，它可以代表前面我们讲的四种基本热力过程中的任意一种。
定压过程：n=0定容过程：n=±∞定温过程：n=1绝热过程：n=k（2）由过程方程和理想气体状态方程确定初、终态基本状态参数之间的关系过程方程式：1122n n Pv P v =理想气体状态方程：112212Pv P v T T = 由以上两个方程可以得到初末基本状态参数之间的关系：22111211212211()()()nn n n P v P v T v T v T P T P --=== （3）绘制过程曲线；在P-v 图和T-s 图上，可逆的多变过程是一条任意的双曲线，过程线的相对位置取决于n 的值，我们先把前面讲的四种基本热力过程的过程曲线画在图上，然后再找n 值不同时的曲线。
P-v 图和T-s 图上都以定容线为分界线，多变指数n 按顺时针方向递增。
在热机和制冷、热泵循环中，最常遇到的过程是介于1<n<k 之间，即大多数的实际热力过程介于定温和绝热过程之间。
（4）分析计算△u ，△h ，△s ；2211v v u u u c dT c T ∆=-==∆⎰ 2211p p h h h c dT c T ∆=-==∆⎰ 222111ln ln ln p T P P s c R R T P P ∆=-=-或222111ln ln ln v T v v s c R R T v v ∆=+=或222111ln ln ln p v p v P v s c c c v P v ∆=+=（5）分析计算过程的热量q 和功w 。
n n q c T =∆其中n c 称为多变比热1n v n k c c n -=- 根据根据q=△u+w 得：w=q-△u= ()1v v n k c c T n --∆- 过程曲线比较重要的一个作用是判断过程中△u 、w 、q 的正负。
1、判断△u 的正负以定温线为界，在T-s 图上，任何同一起点的多变过程，若变化曲线位于定温线上方，则△u 为正，若变化过程曲线位于定温线下方，则△u 为负。
在P-v 图上，任何同一起点的多变过程，若变化曲线位于定温线右上方，则△u 为正，若变化曲线位于定温线左下方，则△u 为负。
2、判断w 的正负以定容线为界，在T-s 图上，任何同一起点的多变过程，若变化曲线位于定容线右下方，则w 为正，若变化过程曲线位于定容线左上方，则w 为负。
在P-v 图上，任何同一起点的多变过程，若变化曲线位于定容线右方，则w 为正，若变化曲线位于定温线左方，则w 为负。
