Термическое уравнение состояния

В дальнейшем, если не будет оговорено особо, будем рассматривать термодинамические системы с постоянной массой - закрытые системы. В этом случае система будет характеризоваться только тремя термодинамическими параметрами: давлением p, температурой T и объёмом V. Такие системы называются простыми. Опыт показывает, что эти три параметра не являются независимыми, они связаны функциональной зависимостью

, (1.17)

называемой термическим уравнением состояния. Явный вид термического уравнения состояния в рамках термодинамики получен быть не может. Эта зависимость различна для разных веществ и может быть найдена либо опытным путём, либо с помощью модельных теорий, например, с помощью методов статистической физики, в основе которой лежит представление о молекулярном строении вещества.

С геометрической точки зрения выражение (1.17) для термического уравнения состояния представляет собой некоторую поверхность в системе прямоугольных координат (p,V,T), которая называется термодинамической поверхностью. Вид термодинамической поверхности зависит от вещества и его агрегатного состояния, однако любая из этих поверхностей не может иметь самопересечений, что следует из однозначности зависимости состояния системы от значений двух её независимых параметров. Для удобства графического изображения вместо трёхмерной системы координат (p,V,T) используют так называемые термодинамические диаграммы, т.е. плоские системы прямоугольных координат (p, V), (p, T) или (V, T), на которых недостающие параметры представляются в виде семейств непересекающихся линий T=const, V=const или p=const соответственно.

В случае, если один из параметров в ТУС (1.17) может быть выделен явно, его можно записать в одном из трёх видов:

, (1.18)

что во многих случаях является значительно более удобным.