仕事や熱量は状態が同じでもそこに至る経路によって異なるので、状態量ではない。ただし熱量を温度で割って積分した量であるエントロピーは、その経路に依存しない状態量である。

ある熱力学的状態にあるとき、状態量の数からそれら相互間の束縛条件の数を差し引いたもの（つまり自由に決められる状態量の数）を自由度という。

示量性と示強性

状態量すなわち状態変数は示量変数(extensive variable)と示強変数(intensive variable)の2種類に分けられる。示量性の定義は文献により、「系全体の量が部分系の量の和に等しくなること」という定義[3][4][2]と「系の大きさ、体積、質量に比例すること」という定義[5][6][7]とがある。厳密には前者の性質は相加性、後者の性質は示量性として区別する[8][9]。均一系の状態量は相加性ならば示量性となるが、部分系ごとにその量の密度が異なる不均一系の場合には相加性であっても示量性とはならない。しかし熱力学では部分系として均一なものを取ることが普通であり、部分系においては相加性と示量性が一致するようにできる。従って、相加性と示量性は区別しない流儀の方が多い。

示量性(相加性)を持たない状態変数を示強変数という。それぞれの例には次のものがある。

示量性

体積

質量

物質量

エントロピー

エンタルピー

内部エネルギー


示強性

圧力

密度

濃度

温度

化学ポテンシャル

示強性状態量と示量性状態量の積は、示量性状態量となる。

示強性状態量の圧力と示量性状態量の体積、示強性状態量の温度と示量性状態量のエントロピー、示強性状態量の化学ポテンシャルと示量性状態量の物質量は、互いに掛け合わせるとエネルギーの次元をもった量（前述の通りこれは示量性状態量である）となる。このような関係を（互いに）共役な関係と言う。

参考文献^ 化学大辞典編集委員会(編)「化学大辞典-第3版」共立(2001/09,初版1960/09)
^ a b 「物理学辞典-改訂版」培風館(1992/05)
^ 原島鮮「熱力学・統計力学 改訂版」培風館 (1978/09)
^ 都筑卓司「なっとくする熱力学」講談社 (1993/12)
^ 「物理学辞典-三訂版」培風館(2005/09)
^ 長倉三郎、他(編)「岩波理化学辞典-第5版」岩波書店 (1998/02)
^ 藤原邦男;兵頭俊夫「熱学入門―マクロからミクロへ」東京大学出版会(1995/06)
^ 佐々真一;兵頭俊夫「熱力学入門」共立出版 (2000/04)
^ 清水明「熱力学の基礎」東京大学出版会(2007/03)
カテゴリ: 熱力学 | 測定 | 物理量

更新日時:2008年8月27日(水)17:32
取得日時:2008/09/01 11:35