Термодинамические переменные

Термодинамические переменные – это все величины, характеризующие какое-либо макроскопическое свойство рассматриваемой в термодинамике системы. Ими являются, например объем системы V, давление p, абсолютная температура Т, масса системы m, коэффициент преломления.

Опытом установлено, что задания некоторого числа макроскопических свойств системы достаточно для того, чтобы все другие ее свойства оказались фиксированными. Для данной системы в данных условиях имеется некоторое определенное число свойств или переменных, которые надлежит задать, чтобы полностью определить состояние системы. Так для описания состояния газообразного водорода обычно достаточно указать два свойства, например, температуру и давление, но в некоторых случаях должно быть известно также содержание орто- и параводорода.

Переменные, описывающие состояние системы, выбираются производно, но как только они выбраны и им приписаны определенные значения, все другие переменные оказываются фиксированными. Для описания состояния газа можно выбрать температуру и давление, температуру и плотность, давление и коэффициент преломления или любую другую пару физических свойств, удобных в данном конкретном случае.

Изменения, которые претерпевает система во времени, также можно описать, указав способ измерения во времени выбранных таким образом переменных,- этим будет определено изменение всех других свойств системы.

Те переменные, которые выбраны, чтобы представлять состояние  системы называются независимыми термодинамическими переменными. Все другие свойства в принципе могут быть выражены через эти независимые переменные и являются зависимыми переменными. Важно помнить, что первоначальный выбор независимых переменных может быть любым, но если он уже сделан, его нельзя произвольно менять в ходе решения проблемы. Все переходы, от одного набора независимых переменных к другому должны производиться в соответствии с имеющимися для этого математическими правилами.

Переменные, подобные объему системы V, ее массе m или числу молей n в ней, называются экстенсивными, так как их значения зависят от общего количества вещества в системе. В противоположность им, переменные, подобные температуре Т, давлению р и мольной доле x_i компонента i, являются интенсивными, так как они имеют определенные значения в каждой точке системы. Интенсивные и экстенсивные переменные могут иметь одно и то же значение во всей системе или изменяться от точки к точке.