גדלים אקסטנסיביים ואינטנסיביים

גודל אקסטנסיבי (או גודל פשיט) הוא גודל פיזיקלי שפרופורציונלי לכמות החומר במערכת שהוא מתאר. לעומתו גודל אינטנסיבי (או גודל עֲצים) הוא גודל פיזיקלי שערכו בלתי תלוי בכמות החומר במערכת. אם שתי מערכות זהות יאוחדו, הגדלים האקסטנסיביים יהיו כפולים בערכם עבור המערכת החדשה, ואילו הגדלים האינטנסיביים יהיו שווים לערכם במערכות שהרכיבו את המערכת החדשה. מושגים אלה נמצאים בשימוש רב בתרמודינמיקה.
דוגמאות לגדלים אקסטנסיביים הם נפח, מספר חלקיקים (אנ'), מסה, מטען חשמלי, תנע, אנרגיה, קיבול חום, אנטרופיה וכל הפוטנציאלים התרמודינמיים.
דוגמאות לגדלים אינטנסיביים הם טמפרטורה, לחץ, פוטנציאל חשמלי, פוטנציאל כימי, ומהירות. בנוסף, מנה של שני גדלים אקסטנסיביים נותנת גודל אינטנסיבי. לדוגמה צפיפות, שהיא מסה חלקי נפח, או גדלים סגוליים (למשל קיבול חום סגולי) שמתקבלים מחלוקת גדלים אקסטנסיביים במסה, ושעבורם ניתן למצוא ערכים ספרותיים ניסויים (בהינתן הטמפרטורה והלחץ).
כאשר מחברים מערכות לא זהות, ערכי הגדלים האקסטנסיביים במערכת החדשה הם פשוט סכום הערכים שלהם במערכות שמרכיבות אותה. לעומת זאת מציאת ערכי הגדלים האינטנסיביים מסובכת יותר, ומתבצעת דרך קשרים שלהם בגדלים אקסטנסיביים. לרוב מתקבל ממוצע משוקלל בין הערכים בתת-המערכות המרכיבות את המערכת החדשה.
בהינתן סט של פרמטרים, שמתוכם  \{A_{i}\} הם פרמטרים אקסטנסיביים, ו־ \{a_{j}\} הם פרמטרים אינטנסיביים, פונקציה
היא פונקציה אקסטנסיבית, אם לכל  \alpha  מתקיים:
קל לראות, מגזירת המשוואה לפי  \alpha  ש:
דבר זה חשוב עבור פוטנציאלים תרמודינמיים, בהן הנגזרות לפי המשתנים הטבעיים של הפוטנציאל גם הם בעלות משמעות פיזיקלית (ונותנים את המשתנים הבלתי נשלטים של המערכת).
כמו כן ניתן לראות שפונקציה אקסטנסיבית לא יכולה להיות פונקציה רק של משתנים אינטנסיביים, אלא חייב להיות לה לפחות משתנה אקסטנסיבי אחד, אחרת אין לפונקציה שאמורה לכלול מידע על כמות החומר במערכת משתנה ממנו היא מקבלת את המידע הזה.
| תרמודינמיקה |
| --- | --- | --- |
| חוקי יסוד | חוקי שימור (החומר, האנרגיה) • חוקי התרמודינמיקה: אפס, ראשון, שני (ראו גם: תנועה נצחית, השד של מקסוול), שלישי |  |
| קבועים | קבוע הגזים • קבוע בולצמן • קבוע אבוגדרו • קבוע פלאנק |  |
| משתנים | אינטנסיבים (טמפרטורה, לחץ, פוטנציאל כימי) • אקסטנסיבים (אנטרופיה, נפח, מספר חלקיקים) • משוואת מצב |  |
| יחידות מידה | טמפרטורה (צלזיוס, קלווין, יח' אחרות) • נפח (ליטר, מטר מעוקב) • לחץ (בר, אטמוספירה, פסקל) • מספר חלקיקים (מול) • אנרגיה (ג'אול, קלוריה) |  |
| אפיון | הפיכות • שינוי האנתלפיה (תהליך אקסותרמי, תהליך אנדותרמי) • שינוי באנרגיה (תהליך ספונטני, תהליך מאולץ) • תהליך (איזוברי, איזותרמי, איזוכורי, אדיאבטי, איזנטרופי, איזואנתלפי) |  |
| פוטנציאלים תרמודינמיים | אנרגיה פנימית • אנתלפיה • האנרגיה החופשית של הלמהולץ • האנרגיה החופשית של גיבס |  |
| מצבי צבירה ומעברי פאזות | מצבי צבירה (מוצק, נוזל, גז) • מעברי פאזות (התכה, התאדות, המראה, התעבות, הקפאה) • נקודת התכה • נקודת רתיחה • נקודה משולשת • נקודה קריטית • דיאגרמת פאזות • משוואת קלאוזיוס-קלפרון • חוק הפאזות של גיבס |  |
| גזים | גז אידיאלי • גז ואן דר ואלס • התאוריה הקינטית של הגזים • לחץ חלקי • חוק ראול • מודל דלטון • חוק בויל-מריוט • חוק גה-ליסאק • חוק שארל• משוואת הגז האידיאלי |  |
| חום וטמפרטורה | האפס המוחלט • יח' מידה לטמפרטורה • שיווי משקל תרמודינמי • קיבול חום • יחס קיבולי החום • חום כמוס • חוק הס • קלורימטר • אפקט ג'ול-תומסון • הסעת חום • מוליכות חום • מעבר חום • קרינה תרמית • קשר מאייר • האינדקס האדיאבטי |  |
| מעגלי עבודה | מעגלים תרמודינמיים (קרנו, סטרלינג, ברייטון, אריקסון, רנקין, סטירלינג, דיזל, לנואר, אוטו, היגרוסקופי, סקודירי, סטודרד) • נצילות |  |
| יישומים | מכונות חום • מנועים • משאבות • משאבת חום • מחליף חום • מיזוג אוויר • מקרר • קירור תרמואלקטרי • תחנות כוח |  |
| מונחים נוספים | תאוריית הקלוריק • תנועה בראונית • פונקציית מצב • תרמודינמיקה סטטיסטית • קשרי מקסוול • תרמוכימיה |  |
| דמויות בולטות | דניאל ברנולי (1700–1782) • בנג'מין תומפסון (1753–1814) • סאדי קרנו (1796–1832) • אמיל קלפרון (1799–1874) • רוברט מאייר (1814–1878) • ג'יימס ג'ול (1818–1889) • ויליאם ג'ון מקורן רנקין (1820–1872) • הרמן פון הלמהולץ (1821–1894) • רודולף קלאוזיוס (1822–1888) • ויליאם תומסון (1824–1907) • ג'יימס קלרק מקסוול (1831–1879) • יוהנס דידריק ואן דר ואלס (1837–1923) • ג'וסיה וילארד גיבס (1839–1903) • לודוויג בולצמן (1844–1906) • מקס פלאנק (1858–1947) • פייר דוהם (1861–1916) • קונסטנטין קרתיאודורי (1873–1950) • לארס אונסגר (1903–1976) |  |