共轭变量

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热力学中,系统的内能可以由几组共轭变量的乘积来表示,例如温度/压力/体积等。温度和熵二者互为共轭变量,压力和体积二者也互为共轭变量。除内能外,其他的热力学势也可以用共轭变量的乘积来表示。

在力学系统中,能量的微量变化可以表示为力和微量位移的乘积。在热力学中也有类似的情形,热力学中能量的变化可表示为几个(不平衡的)广义力和其产生的广义位移的乘积,广义力和广义位移称为共轭变量,两者的乘积就是能量。热力学中的广义力恒为内含性质,而广义位移恒为外延性质。广义力是在其他外延性质不变的条件下,内能对广义位移的微分。

热力学势及共轭变量之间的关系可以用热力学方形英语thermodynamic square来表示。

以下列出热力学中的共轭变量及其对应的国际单位制单位:

热参数:
力学参数:
或是更广义的参数:
  • 应力: (Pa= J m-3
  • 体积 × 应变: (m3 = J Pa-1
材枓参数:

若一个系统有几种不同的粒子所组成,其内能的变化可以用下式来描述:

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