態函式
由系統狀態唯一確定的熱力學量,又稱為熱力學函式。例如溫度、內能、……等
知識擴展
熱力學函式(熱力學參數)是描述處於平衡態的熱力學系統的巨觀物理量。處於平衡態的熱力學系統,各巨觀物理量具有確定的值,並且這些物理量僅由系統所處的狀態所決定,與達到平衡態的過程無關,所以也被稱之為狀態函式。熱力學函式有時候也被稱作熱力學勢,但“熱力學勢”更多的時候是特指下面提到的四個具有能量量綱的熱力學函式。
系統的熱力學函式一般存在一定的相互依存關係,可以任意選取其中的獨立變數,而把其他的量看作它們的函式。熱力學函式只間的依存關係具有普適性。
簡單系統的的熱力學函式
簡單熱力學系統一般具有以下熱力學函式,可以任意選區其中兩個作為獨立變數:
.體積
.壓強
.溫度
.熵
.內能
.焓
.吉布斯自由能
.亥姆霍茨自由能
熱力學勢
上面給出的熱力學函式中,後四個具有能量的量綱,單位都為焦耳,這四個量通常稱為熱力學勢。
內能 U 有時也用E表示
亥姆霍茨自由能 A = U − TS 也常用F表示
焓 H = U + PV
吉布斯自由能 G = U + PV − TS
其中,T =溫度, S =熵, P =壓強, V =體積
分別選取T,S,P,V中的兩個為自變數,它們的微分表達式為:
dU = TdS - PdV
dF = - SdT - PdV
dH = TdS + VdP
dG = - SdT + VdP
通過對以上微分表達式求偏導,可以得到T,S,P,V四個變數的偏導數間的“麥氏關係”
正文
由系統狀態唯一確定的熱力學量,又稱為熱力學函式。例如溫度、內能、……等。應注意兩點: “唯一”指的是若給定一個狀態,則該熱力學量僅取一個數值;反過來,當給定態函式的值時,狀態並不被唯一地確定。例如,當給定系統的溫度時,其壓強和體積可取多組數值。②熱力學系統狀態參量與態函式間沒有嚴格的界限。對於均勻系,若以壓強p、體積V描述狀態時,則溫度T為態函式,若取T、V為參量時,則p為態函式。在熱力學中,基本的態函式為溫度T、內能U和熵S。由它們可構造出許多輔助態函式,常用的有:焓H、自由能F、吉布斯函式G和巨熱力勢Ω ,由此形成的熱力學函式方法是熱力學理論中非常有用的一種工具。