Question

八个热力学状态函数分别是什么？

Answer 1

到本节为止，我们以热力学第一、二定律为理论基础，共引出或定义了五个状态函数U、H、S、A、G，再加上p、V、T等共八个最基本最重要的热力学状态函数。它们之间的关系，除它们的定义式H=U+pV，A=U-TS，G=H-TS外，应用热力学第一、二定律还可以推出一些很重要的这些热力学函数间的关系式。
1.热力学基本方程
　　　　　　　　　　dU=TdS－pdV 　　(1-111)
　　　　　　　　　　dH=TdS+Vdp　　　(1-112)
　　　　　　　　dA=－SdT－pdV　（1-113）
　　　　　　 　　　dG=－SdT+Vdp　　（1-114）
式(1-111)，(1-112)，(1-113)，(1-114)称为热力学基本方程。具体推导
由四个热力学基本方程，分别加上相应的条件，如
式(1-111)，若dV＝0;若dS＝0 (1-115)
式(1-112)，若dp＝0；若dS＝0 (1-116)
(1-113)，若dV＝0;若dT＝0　（1-117）
式(1-114)，若dp＝0；若dT＝0 （1-118）
　　式(1-111)至(1-114)及由它们得到的式(1-115)～（1-118)应用条件是:(i)封闭系统:(ii)无非体积功;(iii)可逆过程。不过，当用于由两个独立变量可以确定系统状态的系统，包括: (i)定量纯物质单相系统;(ii)定量，定组成的单相系统;（iii）保持相平衡及化学平衡的系统时相当于具有可逆过程的条件。

2.吉布斯 - 亥姆霍茨方程
由式(1-118)，有
　　 
即　　　　　　　　(1-119)　　　　
同理，有　　　　　(1-120)
式(1-119)及(1-120)叫吉布斯-亥姆霍茨方程。

3.麦克斯韦关系式 s 　　　　　　　
　　　　　　　(1-121)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(1-122)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(1-123)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(1-124)
式(1-121)～(1-124)叫麦克斯韦关系式。详细推导
　　各式表示的是系统在同一状态的两种变化率数值相等。因此应用于某种场合等式右左可以代换。常用的是式(1-123)及式(1-124)，这两等式右边的变化率是可以由实验直接测定的，而左边则不能。于是需要时可用等式右边的变化率代替左边的变化率。