状態公理

状態公理とは、熱力学において平衡状態にある熱力学系に与えられた数の特性を定義する用語である。状態原理とも呼ばれる。^[¹^]状態公理は、熱力学的平衡状態を完全に記述するために、有限数の特性を特定することを可能にする。状態公理が与えられた場合、他の未指定の特性は特定の値を取らなければならない。

国家の公理はこう述べています。

単純な圧縮性システムの状態は、2つの独立した強度特性によって完全に規定される^{[ 2 ]}

状態公理のより一般的な説明は次の通りです。

単純なシステムの状態は、r+1個の独立した強度特性によって完全に規定される。ここでrは重要な仕事の相互作用の数である。^{[ 1 ]}^{[ 3 ]}

状態方程式を用いて、 2つの強勢変数があれば、他のすべての強勢変数を導出するのに十分です。より複雑な系では、完全な状態を解くために3つの強勢変数が使用されます。多相系（気体と液体の混合物など）では、これは当てはまりません（例えば、沸点（温度）は高度（周囲圧力）に依存します）。^[²^]

さらに、状態公理は状態を完全に定義するために必要な独立した特性の数を定義しますが、必ずしもそのような状態が一意であることを保証するものではありません。例えば、4℃付近の単相水の場合、与えられた密度と圧力のペアは、実際には2つの異なる温度を持つ2つの異なる液体状態に対応する可能性があります。しかし、単純な圧縮性システムの場合、特定の強度特性のペアは、それらが独立している限り、一意の状態を定義することが保証されます（例えば、温度と密度、または温度と圧力）。^{[ 4 ]}

参照

ギブスの位相規則

参考文献

^ ^a ^bモラン、マイケル・J. (2018).工学熱力学の基礎. ISBN 9781119391388. OCLC 992798629 .
^ ^a ^b Cengel, Yunus A.; Boles, Michael A. (2008).熱力学：工学的アプローチ. ニューヨーク：McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-238332-4。
^オサラ、ジュード・アシュエリメン著『劣化の熱力学』OCLC 993882550 .
^ Smith, JG; Schmidt, BE (2024). 「古典熱力学の状態原理について」 Am . J. Phys . 92 (6): 450– 454. Bibcode : 2024AmJPh..92f.450S . doi : 10.1119/5.0179939 .

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[:0-1] モラン、マイケル・J. (2018).工学熱力学の基礎. ISBN 9781119391388. OCLC 992798629 .

[CengelBoles-2] Cengel, Yunus A.; Boles, Michael A. (2008).熱力学：工学的アプローチ. ニューヨーク：McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-238332-4。

[3] オサラ、ジュード・アシュエリメン著『劣化の熱力学』OCLC 993882550 .

[4] Smith, JG; Schmidt, BE (2024). 「古典熱力学の状態原理について」 Am . J. Phys . 92 (6): 450– 454. Bibcode : 2024AmJPh..92f.450S . doi : 10.1119/5.0179939 .

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