熱力學過程
熱量（Q）是指由於溫差而從一個物體傳遞到另一個物體的能量。就係統和環境而言，熱量是指由於溫差而從系統傳遞到環境或從環境傳遞到系統的能量。如果系統溫度高於環境溫度，熱量將從系統流向環境；如果環境溫度高於系統溫度，則熱量將從環境流向系統。
熱 (Q) 是由於溫差而發生的能量轉移，而功 (W) 則與能量透過做功而發生的轉移有關。例如，如果系統對環境做功，則能量從系統轉移到環境。反之，如果環境對系統做功，則能量從環境轉移到系統。
內能與熱力學第一定律
系統的內能 (U) 是系統中所有分子動能的總和，加上系統中分子間相互作用所產生的位能的總和。如果熱量從環境流入系統（系統吸收能量），則系統能量增加。反之，如果系統對環境做功（系統釋放能量），則系統能量減少。
根據能量守恆定律，系統內部能量的變化 = 系統吸收的熱量（系統吸收能量）減去系統所做的功（系統釋放能量）。
ΔU = 內能變化，Q = 熱量，W = 功
內能是系統的微觀量，因此其數值無法直接測量。然而，內能的變化可以透過系統吸收的能量以及系統以熱和功的形式釋放的能量來衡量。相較之下，溫度（T）、壓力（p）、體積（V）和質量（m）或物質的量（n）等宏觀量是已知的。
熱和功僅參與系統與環境之間的能量傳遞過程。熱和功並非描述系統狀態的物理量。
熱 (Q) 和功 (W) 的符號規則
熱量和功的符號規則根據熱力學第一定律進行了調整。上述方程式中的熱量 (Q) 表示系統吸收的熱量（Q 為正值），而功 (W) 表示系統對外做功（W 為正值）。如果熱量離開系統，則 Q 為負值。如果外界對系統做功，則 W 為負值。
範例1：
如果在系統中加入 2000 焦耳的熱量，同時系統對外做功 1000 焦耳，那麼系統的內能變化是多少？
解決方案
ΔU = Q – W = 2000 – 1000 = 1000 焦耳。
此系統吸收2000焦耳的熱量（系統接收能量），同時系統對外做功1000焦耳（系統釋放能量）。系統能量變化=1000焦耳。
範例2：
系統釋放熱量2000焦耳。系統對外做功1000焦耳。計算系統的內能變化。
解決方案
如果系統釋放熱量，則 Q 為負值。
ΔU = Q – W = -2000 – 1000 = -3000 焦耳。
此系統釋放2000焦耳的熱量。同時，該系統對外做功1000焦耳（系統釋放能量）。因此，系統的內能減少了3000焦耳。
範例3：
在系統中加入 2000 焦耳的熱量，並對系統做 1000 焦耳的功。計算系統的內能變化。
解決方案
對系統做了功，所以 W 為負值。
ΔU = Q – W = 2000 – (-1000) = 3000 焦耳。
系統的內能增加了3000焦耳。
