所有的物质，不管其为气态、液态或固态，均由原子构成。原子是物质的基本组成部分，但经常以分子的形式出现。分子是由许多原子与其他同种或不同种类的原子组成。原子又是由致密的原子核组成，原子核则是由质子和中子组成并被许多微小、重量轻、快速旋转的电子所包围。原子还存在其他的结构形态，但并不稳定。
所有这些粒子都有以下四个属性：电荷、静止质量、机械力矩和磁力矩。原子核中的质子数就等于原子的原子序数。
质子数加上中子数约等于原子的总质量，因为电子几乎没有质量。
这些数据可以在元素周期表中得到。电子层包含的电子数和原子核中的质子数相同，也就是说原子是呈电中性的。
丹麦物理学家尼尔斯·玻尔在1913年建立了一种原子模型。他推演出原子只能以某种具有一定能量的稳定状态存在。如果原子从一种能量状态转换成另一种能量状态，就会释放出辐射量子，即光子。
这些不同状态的转换均以光的形式呈现，而其波长不同。在光谱图中，它们表现为原子的光谱线。
1.1.2分子和物质的状态
原子由化学结合力聚集在一起称之为分子。分子极其微小，1立方毫米的空气，在大气压力下，大约含有2.55X1016个分子。
原则上，所有的物质都可以在四种不同的状态下存在：固态，液态，气态和等离子。在固态下，分子在强大的亲和力作用下，紧密地结合在一个结构内，当温度高于绝对零度时，便会产生某种程度的分子运动。固态时，分子作围绕平衡位置的振动，温度升高，振动加快。当固态下的物体被加热到分子运动无法维持其刚性结构时，分子变的松散，物体熔化并变成液态。如果进一步加热，分子之间的结合力完全消失，液态就转变成了气态，此时分子向各个方向膨胀，并且与空间的其他其他混合。
当气体分子受到冷却，分子的运动速度变慢，彼此又重新结合并产生凝析。当然，若气体分子被进一步加热，分子就会分裂成单独的粒子形成离子和原子核。
1.2物理单位
1.2.1压力
从海平面到大气层边缘，空气柱在底面积为1平方厘米上的作用力为10.13N。因此，海平面上的绝对大气压力大约是每平方米10.13X104N，即10.13X104Pa（帕斯卡，压力的国际单位）。也可用另一种常用的单位表示：1bar（巴）=1X105Pa。离海平面越高，大气压力就越低，反之，离海平面越低，大气压力就越高。
1.2.2温度
给气体温度下清晰的定义比较困难。温度是分子动能量度标准。分子运动愈剧烈，温度愈高。在绝对零度时，运动完全停止。开氏温度（K)就是基于这种现象设立的，而其他方面与摄氏温标相同：
T=t+273.2
T=绝对温度（K)
T*摄氏温度（C）
1.2.3热容
热是能量的一种形式，代表物质无序分子的动能。物体的热容（也叫做热容量或熵）是指物体温度变化一个单位（1K)时所需的热量，表示单位为J/K。
物质的比热或比熵应用更加广泛，是指一个单位质量物质(1克）温度变化一个单位（1K）时所需的热量。比热的单位是J/(kgxK)。同样，摩尔比热的单位是J/(molxK）。
CP=等压比热
CV=等容比热
CP=摩尔等压比热
CV=摩尔等容比热
等压比热总是大于等容比热。物质的比热不是一个常数，一般来说，它随着温度的上升而上升。
实际中，通常采用平均值。对于液体和固体物质，CP≈CV≈C.将质量流量从温度t1加热到t2所需的热量为：
P≈m×c×（T2-T1)
P=热功率（W)
m=质量流量（kg/s）
c=比热（J/kgxK）
T=温度（K)
CP比CV大的原因是气体在等压加热膨胀时必须做膨胀功。CP与CV之比称之为等熵指数或绝热指数，K,它是物质分子中原子数的函数。
1.2.4功
机械功是作用力和作用力方向上物体位移的乘积。对于热而言，功是从一个物体转移到另一个物体的能量。不同之处就是用温度代替了力。
气缸中的气体在活塞运动作用下产生压缩就是一个例子，压缩是通过力推动活塞而产生的。能量因此由活塞转移到封闭的气体内。能量因此由活塞转移到封闭的气体内。这种能量的转移就是热力学意义上的功。功可以有多种表现形式，如势能、动能或热能。
伴随着气体容积的变化而发生的机械功，是工程热力学中重要的过程之一。
功的国际单位是焦耳：1焦=1牛·米=1瓦·秒。
1.2.5功率
功率是单位时间内做的功，是计算做功快慢的物理量。它的国际单位是瓦特：1瓦=1焦/秒。
例如，输入压缩机驱动轴的功率或能流量，在数值上近似地等于系统中释放的热量加上压缩气体的热量。
1.2.6容积流量
系统容积流量是衡量单位时间内流体流动的体积。可以通过流体的截面积与平均流速的乘积来计算。容积流量的国际单位是m³/s。
而压缩机容积流量（亦称压缩机容量）的常用单位是每秒升（l/s）。既可用每秒标升表示（Nl/s），也可用自由空气排量表示（l/s）。
用标升/秒（Nl/s）单位表示空气流量时，空气流量换算到了“标准状态”，即在1.013巴绝压和0℃的状态下。当规定质量流量时，基本上使用这个标准单位，即标升/秒。
采用自由排出空气量，是将压缩机的空气排量换算到标准进气条件下（进气绝压为1巴，温度为20℃）的自由空气容积流量。两种容积流量之间的关系如下（下列计算为没有考虑湿度的简化公式）：
