[科普中国]-状态原则

状态原则（英语：state postulate）是热力学中的一个原则，说明一平衡的热力学系统需要用多少热力学状态来定义。

简介状态原则（英语：state postulate）是热力学中的一个原则，说明一平衡的热力学系统需要用多少热力学状态来定义。状态原则为：简单可压缩系统可以用二个独立的内含性质完全决定。

若二个性质可以允许其中一个性质改变，另一个性质维持定值，这二个性质即为独立的性质。例如温度及比容恒为独立的性质。不过温度及压力只有在单一相态的系统中才是独立的性质，若系统中存在二种相态（例如混合了气体及液体），温度（沸点）会随压力而变化，此时温度及压力就不是独立性质了。简单可压缩系统是指系统本身静止，也没有受到电磁力、重力、表面张力的影响，这类的系统可以只用二个独立的内含性质来描述，其余的性质可以根据状态方程来求得。更复杂的系统需要更多状态的资讯才能求得完整的状态，例如若重力对系统有显著影响，则需要知道高度的资讯。1

状态方程在物理学和热力学中，状态方程（英语：Equation of state），也称物态方程，表达了热力学系统中若干个态函数参量之间的关系。特别是在热力学中，状态方程是一个热力学方程，描述了给定物理条件环境下物质的状态，例如其温度、压强、体积和内能。状态方程在描述流体、混合流体、固体甚至是研究恒星内部都十分有用。1

热力学系统热力学系统（英语：Thermodynamic system）是指用于热力学研究的有限宏观区域，是热力学的研究对象。它的外部空间被称为这个系统的环境。一个系统的边界将系统与它的外部隔开。这个边界既可以是真实存在的，也可以是假想出来的，但必须将这个系统限制在一个有限空间里。系统与其环境可以在边界进行物质，功，热或其它形式能量的传递。而热力学系统可以从它的边界（或边界的一部分）所允许的传递类型进行分类。

热力学系统有一系列的状态函数，比如体积，压强，温度等。这些量都是可以通过实验测量的宏观量。这些量的数值共同决定这个系统的热力学状态。一个热力学系统的状态函数通常存在一个或多个函数关系。这些关系可由状态方程表述。平衡热力学不涉及对这些状态函数的通量的研究。因为由热力学平衡的定义可以自然得到，这些函数的通量的值为零。当然，平衡热力学可能会涉及使通量不为零的过程，但在热力学过程进行前，这些过程必需停止。非平衡热力学允许状态函数通量不为零。通量不为零表示在系统和它的环境间存在物质，能量或熵等的传递。

孤立系统是一种假想存在的系统。这种系统与其外界无任何相互作用。在理想状况下，其内部处于热力学平衡，即它的热力学状态不随时间变化。而非孤立系统根据它的边界的性质可以与它的环境处于热力学平衡。它们也可能处于时时变化或者循环变化（一种稳态）的非平衡状态。系统与其环境的相互作用可以通过热传递或者长程力等方式进行。

热力学系统并非一个普遍概念，并不能代表全部的物理学系统。而这里定义的热力学系统的物理存在可以认为是平衡热力学的基础公设，尽管并没有被列为一条热力学定律。而在一些文献中，热力学第零定律通常的表述被认为是这一公设的一个推论。

热力学系统的概念可以追溯到1824年尼古拉·卡诺对于热机的研究。他当时称其为热机的工作物质。1

热力学状态热力学状态（英语：Thermodynamic state）是指一组描述热力学系统的状态。个别的参数一般会称为状态变数、状态参数或是热力学变数。只要一热力学系统中有足够多的已知状态，其他的状态就已被确定，而所需要的状态数量视系统复杂程度而定。

例如一封闭简单系统，其中有二升的氧气，压力为一大气压，此即为此系统的热力学状态，其他的状态变数 （温度、熵、内能）等都已被确定。1

本词条内容贡献者为:

胡建平 - 副教授 - 西北工业大学