态函数

简单热力学系统（如量子、古典气体系统）一般具有以下热力学函数，可以任意选取其中两个作为独立变量： 量纲（单位）不是能量的热力学函数

量纲（单位）是能量的热力学势

上面给出的热力学函数中，后四个具有能量的量纲，单位都为焦耳，这四个量通常称为「热力学势」。

内能	${\displaystyle U}$	有时也用E表示
亥姆霍兹自由能	${\displaystyle A=U-TS}$	也常用F表示
焓	${\displaystyle H=U+PV}$
吉布斯能	${\displaystyle G=U+PV-TS}$

其中，

T =温度，

S =熵，

P =压强，

V =体积

具有 广义力 和 广义位移 ${\displaystyle X_{i}}$ ${\displaystyle x_{i}}$ 热力学系统， 内能${\displaystyle U}$的微分式可从热力学第一定律得知：

${\displaystyle dU=T\,dS-\sum _{i}X_{i}\,dx_{i}+\sum _{j}\mu _{j}\,dN_{j}\,}$

公式内的U、S和V是热力学的状态函数，也可用于非平衡、不可逆的过程。

其余三个热力学势可经由 勒壤得转换 (Legendre transform)转换自变量而得到。

${\displaystyle \mathrm {d} U\,}$	${\displaystyle \!\!=\!\!}$		${\displaystyle T\mathrm {d} S\,}$	${\displaystyle -\,}$	${\displaystyle p\mathrm {d} V\,}$	${\displaystyle +\sum _{i}\mu _{i}\,\mathrm {d} N_{i}\,}$
${\displaystyle \mathrm {d} F\,}$	${\displaystyle \!\!=\!\!}$	${\displaystyle -\,}$	${\displaystyle S\,\mathrm {d} T\,}$	${\displaystyle -\,}$	${\displaystyle p\mathrm {d} V\,}$	${\displaystyle +\sum _{i}\mu _{i}\,\mathrm {d} N_{i}\,}$
${\displaystyle \mathrm {d} H\,}$	${\displaystyle \!\!=\!\!}$		${\displaystyle T\,\mathrm {d} S\,}$	${\displaystyle +\,}$	${\displaystyle V\mathrm {d} p\,}$	${\displaystyle +\sum _{i}\mu _{i}\,\mathrm {d} N_{i}\,}$
${\displaystyle \mathrm {d} G\,}$	${\displaystyle \!\!=\!\!}$	${\displaystyle -\,}$	${\displaystyle S\,\mathrm {d} T\,}$	${\displaystyle +\,}$	${\displaystyle V\mathrm {d} p\,}$	${\displaystyle +\sum _{i}\mu _{i}\,\mathrm {d} N_{i}\,}$

通过对以上微分表达式求偏导，可以得到T，S，P，V四个变量的偏导数间的“麦氏关系”

• 热力学势

• Alberty, R. A. (PDF). Pure Appl. Chem. 2001, 73 (8): 1349–1380 [2010-12-23]. doi:10.1351/pac200173081349. （原始内容存档 (PDF)于2017-08-14）.
• Reichl, Linda E. . London: Wiley. 1998. ISBN 0-471-59520-9.
• 华彤文等 《普通化学原理》第三版 2005 ISBN 7-301-09213-X/O 0654