的热力学变量或状态变量是那些宏观量表征热力学系统，最熟悉的压力，体积，温度和质量。在描述具有多个输入和输出的系统时，它们非常有用。除了已经提到的变量外，还有许多同样重要的状态变量。选择的内容取决于系统及其复杂性。
可以将满载乘客的飞机或汽车视为系统，其变量除质量和温度外，还包括燃油量，地理位置，速度，加速度，当然还有更多。
图1.可以将飞机作为热力学系统进行研究。资料来源：
如果可以定义这么多的变量，什么时候才将变量视为状态？那些获取变量值的过程无关紧要的过程被认为是这样。
另一方面，当变换的性质影响变量的最终值时，不再将其视为状态变量。重要的例子是工作和热量。
状态变量的知识允许在给定的时间t o内物理地描述系统。借助经验，创建了数学模型，描述了它们随时间的演变并预测了时间t> t o的状态。
密集，广泛和特定的变量
对于气体，这是在热力学中经常研究的系统，质量是任何系统的主要状态和基本变量之一。它与所含物质的量有关。在国际体系中，以千克为单位。
质量在系统中非常重要，并且根据其是否依赖于热力学性质对其进行分类：
-密集型：它们与质量和尺寸无关，例如温度，压力，粘度，以及通常区分一个系统与另一个系统的参数。
-广泛：随系统大小及其质量（例如重量，长度和体积）而变化的那些。
-特定的：通过表达单位质量的广泛特性而获得的那些。其中有比重和比容。
为了区分变量的类型，可以想象将系统分成两个相等的部分：如果大小在每个部分中都相同，则它是一个密集变量。如果不是，则将其值减半。
-压力，体积和温度
卷
它是系统占用的空间。国际体系中的体积单位是立方米：m 3。其他广泛使用的单位包括立方英寸，立方英尺和升。
压力
它是一个标量，由施加在物体上的力的垂直分量与其面积之比决定。国际体系中的压力单位是牛顿/ m 2或帕斯卡（Pa）。
除帕斯卡外，压力还具有根据面积使用的多种单位。这些包括psi，大气压（atm），巴和毫米汞柱（mmHg）。
温度
在微观层面上，温度是组成研究气体的分子动能的量度。在宏观层次上，它表示两个系统接触时的热流方向。
国际体系中的温度单位是开氏（K），也有摄氏（ºC）和华氏（ºF）刻度。
解决的练习
在本节中，当系统处于特定情况下时，将使用方程式获取变量的值。这与状态方程有关。
状态方程是使用状态变量并对系统行为进行建模的数学模型。提出了一种理想的气体作为研究对象，该气体由一组能够自由移动但彼此不相互作用的分子组成。
建议的理想气体状态方程为：
其中P是压力，V是体积，N是分子数，k是玻尔兹曼常数。
-练习1
您在温度为–5.00°C的地方为汽车轮胎充气，以制造商建议的压力为3.21×10 5 Pa，但现在您要去海滩，温度为28°C。随着温度的升高，轮胎的体积增加了3％。
图2.当温度从-5ºC升高到28ºC时，轮胎中的空气会膨胀，并且没有损失。压力增加。资料来源：
找到轮胎中的最终压力，并指示其是否超出制造商给定的公差，该公差不得超过建议压力的10％。
解
可以使用理想的气体模型，因此将假定轮胎中的空气遵循给定的方程式。还将假定轮胎中没有漏气，因此摩尔数是恒定的：
最终体积增加了3％的条件包括：
替换已知数据并清除最终压力。重要提示：温度必须以开尔文表示：T（K）= T（°C）+ 273.15
制造商已表明公差为10％，因此压力的最大值为：
您可以安全地前往海滩，至少在轮胎方面，因为您没有超过规定的压力极限。
练习2
理想的气体在27°C的温度和2 atm的压力下的体积为30升。保持压力恒定，在温度超过-13ºC时找到其体积。
解
这是一个恒压过程（等压过程）。在这种情况下，理想的气体状态方程简化为：
这个结果被称为查尔斯定律。可用数据为：
解决和替代：
参考文献
- Borgnakke。2009。热力学基础。第 7 版。威利和儿子。13-47。
- Cengel，Y.，2012年。《热力学》。7 周年纪念版。麦格劳·希尔。2-6。
- 热力学系统的基本概念。从以下网址恢复：textscientificos.com。
- Engel，T.，2007年。《物理化学导论：热力学》。皮尔森 1-9。
- Nag，PK，2002年。《基础和应用热力学》。塔塔·麦格劳·希尔（Tata McGraw Hill）。1-4。
- 纳沃霍大学。基本物理化学。从以下站点恢复：fqb-unav.forosactivos.net