열역학 과정(thermodynamic process)은 상태가 변화하는 동안 에너지가 어떻게 변환되는지를 설명하는 과정이다. 이는 열역학의 기본 개념 중 하나로, 시스템이 초기 상태에서 최종 상태로 변화하는 동안 에너지의 전달과 변형이 어떤 방식으로 이루어지는지를 다룬다. 열역학 과정은 주로 열과 일의 전달을 포함하며, 이러한 과정에서 시스템의 압력, 부피, 온도와 같은 상태량이 변화를 겪는다.

열역학 과정은 크게 네 가지 유형으로 분류된다.

1. 정적 과정(Quasi-static process): 이 과정은 시스템이 평형 상태를 유지하면서 서서히 변화하는 과정을 의미한다. 각 상태에서의 열역학적 특성이 균일하게 유지되므로, 이론적으로 가장 이상적인 열역학 과정으로 간주된다.

2. 등온 과정(Isothermal process): 이 과정은 시스템의 온도가 일정하게 유지되는 상태에서 진행된다. 예를 들어, 이상 기체가 열을 흡수하거나 방출할 때 압력과 부피의 변화가 있지만 온도는 변하지 않는다.

3. 단열 과정(Adiabatic process): 이 과정은 시스템이 외부와 열을 교환하지 않는 상태에서 진행된다. 즉, 시스템 내부에서의 열 에너지의 변화만 일어나며, 이 과정에서는 일에 의한 에너지 변환이 발생한다.

4. 비정상 과정(Non-equilibrium process): 이 과정은 시스템이 평형 상태를 유지하지 않으며, 상태량이 시간에 따라 급격히 변화하는 경우를 포함한다. 이러한 과정은 실제 자연계에서 자주 발생하며, 열역학 제법칙을 적용하기 어려운 경우가 많다.

열역학 과정은 카르노 사이클, 레이니에르 회로와 같은 다양한 사이클에서 응용된다. 이들 사이클은 열기관의 효율성을 높이는 데 중요한 역할을 하며, 열역학의 이론적 기반을 형성한다. 열역학 과정의 이해는 엔지니어링 및 물리학 분야에서 열역학적 시스템을 설계하고 분석하는 데 필수적이다.