Termodünaamilised protsessid

Gaasil on mitu muutujat — rõhk, ruumala, temperatuur — ja termodünaamiline protsess on see, mis juhtub, kui see liigub olekute vahel. Protsessi nimetamine selle järgi, millise muutuja see kinni hoiab, ei ole formaalsus: just see üksainus piirang, koos esimese seadusega, määrab täielikult, kuidas soojus, töö ja siseenergia selle protsessi jaoks omavahel vahetuvad.

Isotermiline protsess hoiab temperatuuri kinni. Kuna ideaalse gaasi siseenergia sõltub ainult temperatuurist, on ΔU = 0 kogu aeg, seega peab esimese seaduse järgi iga juurdeantud soojuse džaul lahkuma tagasi tööna, ja vastupidi — soojus ja töö käivad käsikäes. Isohoorne (konstantse ruumalaga) protsess hoiab ruumala kinni ja kuna töö tähendab siin kontekstis jõudu läbi muutuva ruumala, teeb ruumala muutuseta protsess nulltööd, sõltumata sellest, kui palju rõhk või temperatuur muutub; iga juurdeantud soojuse džaul läheb otse siseenergiasse. Isobaarne protsess hoiab rõhu kinni, lastes ruumalal ja temperatuuril koos muutuda, ja soojus jaguneb siseenergia tõstmise ja töö tegemise vahel.

Adiabaatiline protsess ei hoia kinni ühtegi termodünaamilist muutujat — see, mida see fikseerib, on soojusvahetus, Q = 0, mitte temperatuur. See ongi väärarusaam, mida jälgida: "adiabaatiline" ja "isotermiline" on vastandlikud piirangud, mitte sünonüümid. Kui Q = 0, ütleb esimene seadus otse ΔU = −W: kui gaas teeb paisudes tööd, saab selle töö eest maksta ainult tema enda siseenergiast, ja kuna siseenergia on seotud temperatuuriga, jahtub adiabaatiliselt paisuv gaas paratamatult — soojust ei lahku, kuid gaas läheb ikkagi külmemaks, sest energia peab lahkuma töö kaudu isegi siis, kui see ei saa lahkuda soojusena. Just seepärast soojeneb jalgrattapumba korpus kiirel kokkusurumisel (adiabaatiline, gaasile tehtud töö tõstab selle siseenergiat) ja just seepärast tundub balloonist kiiresti vabanev gaas külm (adiabaatiline paisumine, gaas teeb tööd omaenda siseenergia arvelt).