Techniklexikon

thermodynamisch konjugierte Grössen

Thermodynamik und statistische Physik, in bestimmter Weise miteinander zusammenhängende Variablen thermodynamischer Grössen: Die innere Energie U eines Körpers wird in der Thermodynamik als Funktion von thermischen und mechanischen Variablen geschrieben. Thermische Variable sind die Entropie S und die Temperatur T, mechanische Variable das Volumen V und der Druck p. Unabhängig sind jeweils nur zwei dieser Variablen, so dass man U z.B. darstellen kann als Funktion der Variablenpaare (S, V), (S, p), (T, V) oder (T, p). U ist besonders einfach in den Variablen S und V zu schreiben und hat dann das totale Differential . Durch Legendre-Transformationen, in welchen diese Variablenpaare durch die oben genannten ersetzt werden, findet man neben U weitere sog. thermodynamische Potentiale mit ähnlich einfachen totalen Differentialen, nämlich die Enthalpie H(S, p) mit , die freie Energie F(V, T) mit  und die freie Enthalpie G(T, p) mit .

Die thermodynamisch konjugierten Variablen lassen sich nun durch Differentiation dieser Potentiale nach den ihnen zugehörigen Variablen ableiten (Guggenheim-Schema), so dass z.B. aus  und  folgt, dass jeweils S und T sowie V und p thermodynamisch konjugierte Grössen sind.