Ketika kita mempelajari pertukaran energi dalam proses yang terjadi di alam, kita perlu mendefinisikan konsep-konsep seperti sistem , ini menjadi bagian kecil dari alam semesta yang tunduk pada studi teoretis atau eksperimental. Dengan cara ini, kita akan mendefinisikan sisa alam semesta yang dikelilinginya sebagai lingkungan ( lingkungan
eksternal) dan, misalnya, dalam sirkuit pendingin, gas yang mengalami proses ekspansi dan pemahaman akan menjadi sistem. Dalam reaksi kimia, sistem terdiri dari zat kimia yang mengambil bagian di dalamnya dan lingkungan akan menjadi segalanya, termasuk wadah reaksi itu sendiri.
Ada berbagai jenis sistem: terbuka, tertutup dan terisolasi.
Di satu sisi kita memiliki sistem terbuka , yang bertukar materi dan energi dengan lingkungan, seperti yang terjadi misalnya dalam kasus massa natrium yang bereaksi dengan air yang terkandung dalam wadah tertentu, suatu proses di mana pertukaran energi, menghasilkan gas hidrogen, yang berdifusi ke lingkungan.
Studi tentang sistem tertutup mungkin agak lebih sederhana, karena jenis sistem ini bertukar energi dengan lingkungannya, tetapi tidak ada pertukaran materi. Ini terjadi, misalnya, dalam reaksi kimia yang dilakukan dalam wadah tertutup dengan volume konstan, atau pada tekanan konstan, itulah sebabnya dikatakan bahwa dalam sistem ini pertukaran materi dengan lingkungan dicegah.
Terakhir, kita memiliki sistem yang tidak dapat bertukar materi atau energi dengan lingkungan. Sistem ini dikenal sebagai sistem terisolasi .
Setelah sistem yang akan kita pelajari telah ditentukan, perlu diketahui serangkaian sifat-sifatnya, seperti tekanan, suhu, volume, komposisinya, dll. set properti ini akan mengarah untuk menentukan keadaan sistem. Jenis besaran ini dapat diubah, dan bervariasi sepanjang proses di mana sistem beralih dari keadaan awal ke keadaan akhir. Besaran ini dikenal sebagai variabel keadaan , justru karena besaran ini dapat berubah selama reaksi berlangsung.
Semua variabel keadaan tidak bebas satu sama lain, tetapi sering berhubungan satu sama lain melalui apa yang dikenal sebagai persamaan keadaan. Jadi, misalnya, dalam kasus gas ideal yang kita tahu jumlah kantor mol, tekanan dan suhu, volume yang ditempati oleh gas tersebut dapat ditentukan melalui persamaan keadaan dari gas ideal ( PV = nRT ).
Beberapa properti atau variabel yang menentukan keadaan sistem tertentu memiliki nilai yang ditentukan dan unik untuk setiap keadaan sistem. Sifat-sifat ini disebut fungsi keadaan, dan variasinya hanya bergantung pada keadaan awal dan akhir sistem, oleh karena itu, ketika sistem mengalami proses siklus, yaitu, ketika keadaan akhir bertepatan dengan keadaan awal, variasi keadaan fungsi dikatakan nol.
Dalam sistem kimia (reaksi kimia), ini dikenal sebagai fungsi keadaan, termasuk tekanan, volume, suhu, energi dalam, dan entalpi. Sebaliknya, kalor dan kerja bukanlah fungsi keadaan, karena ketika suatu sistem mengalami proses siklis, kalor dipertukarkan, dan karena itu dilakukan kerja.