Termodynaaminen tila

Termodynamiikassa systeemin termodynaaminen tila tarkoittaa sen makroskooppista olotilaa tiettynä ajanhetkenä. Termodynaaminen tila on kuvattavissa täydellisesti sopivalla joukolla tilanmuuttujia tai tilanfunktioita. Kun tällainen joukko suureita on saatu määritettyä, voi loput systeemin termodynaamisista ominaisuuksista määrittää yksikäsitteisesti systeemiä kuvaavista tilanyhtälöistä. 

Termodynaamisesta tilasta puhuttaessa systeemin oletetaan olevan termodynaamisessa tasapainossa, jolloin sen tila ei muutu ajan kuluessa.

Termodynaamisen ja fysikaalisen tilan ero 
Termodynaaminen tila on termodynamiikan perustavanlaatuinen käsite. Sen määritelmässä keskeistä on ero vakaana pysyvän makroskooppisen termodynaamisen tilan ja lämpöliikkeen takia jatkuvassa muutoksessa olevan mikroskooppisen fysikaalisen tilan välillä. Tiettyä termodynaamista tilaa vastaa yleensä suuri joukko fysikaalisia tiloja, joissa systeemi voi olla.

Esimerkkinä tästä voidaan käyttää systeemiä, joka koostuu ilmapallon sisään suljetusta kaasusta. Systeemin termodynaamisen tilan määrittävät täydellisesti makroskooppiset suureet, esimerkiksi kaasun tilavuus, paine ja lämpötila. Näiden avulla on myös mahdollista määrittää muut tilansuureet, esimerkiksi systeemin ainemäärä käyttämällä hyväksi ideaalikaasun kaasulakia.

Vaikka ilmapallon tilavuus, paine ja lämpötila pysyisivät samoina, mikrotasolla kaasuatomit liikkuvat kuitenkin systeemin sisällä villisti. Kun kaasuatomit liikkuvat, niiden sijainnit luonnollisesti muuttuvat ja näin ollen systeemin mikrotason fysikaalinen tila muuttuu jatkuvasti. Tästä huolimatta kaikkia näitä mikrotiloja vastaa sama termodynaaminen tila, jonka määrittävät systeemin tilanmuuttujat eli tilavuus, paine ja lämpötila.

Kirjallisuutta 

 Blundell, Stephen & Blundell, Katherine: Concepts in Thermal Physics, Oxford University Press, 2006

Termodynamiikka