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Prima ancora di cominciare descriviamo i sistemi di cui intendiamo discutere. Qualunque corpo macroscopico è un sistema a cui si può applicare la termodinamica.
Il termine macroscopico è usato in opposizione a microscopico (spesso oggi si dice nanoscopico), che sottoinende la descrizione atomica. Implica che non intendiamo considerare il dettaglio atomico della materia.
È importante capire che lo stesso approccio si può usare per la descrizione di qualunque sistema fisico. Il gas ideale è probabilmente il più semplice sistema di queto genere e costituirà perciò uno dei nostri cavalli di battaglia. Il corso di chimica ha già ricordato che per i gas ideali vale la legge dei gas
{$$\begin{equation}pV = n R T\end{equation}$$}
dove {$p$} è la pressione, {$T$} la temperatura, {$n$} il numero di moli del gas contenuto nel volume {$V$}, e {$R$} è la costante dei gas. Le prime quattro di queste grandezze sono variabili di stato, nel senso spiegato prima. Nel seguito le definiremo con maggiore attenzione ciascuna di esse, ma il loro significato è noto.
Sono legate dall'Eq. (1), che è anche chiamata equazione di stato dei gas perfetti, perchè definisce lo stato gassoso di questi sistemi ideali. Si può dividere ambo i membri della legge per il volume e considerare {$p=p(n,V,T)$}, in cui la pressione è funzione delle altre tre variabili di stato. Questa funzione è utile ad esempio se immaginiamo un gas in un recipiente di cui si può controllare dall'esterno volume, quantità di gas e temperatura, ed abbiamo un barometro collegato al recipiente. La funzione predice in questo caso il valore misurato dal barometro. Ma è evidente che in situazioni leggermente modificate si potrebbe considerare {$V=V(n,p,T)$} o {$T=T(n,p,V)$}, eccetera, tutte ricavabili dall'Eq. (1).
Per questo, a patto che la definizione di funzione in senso matematico sia garantita dalla forma dell'equazione di stato, variabile e funzione sono espressioni equivalenti.
Descriveremo ora ad una ad una le variabili {$V$}, {$p$} e {$T$}. Per esemplificare la seconda useremo un altro sistema modello, più generico del gas ideale, il fluido. Questo concetto raggruppa liquidi e gas, ossia tutte quelle sostanze non dotate di forma propria come i solidi, e che assumono quindi quella del loro contenitore. Approfitteremo quindi della necessità di definire precisamente la pressione per illustrarla con le leggi più elementari che governano i fluidi.
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