Variable conjugada (termodinámica)

En termodinámica, la energía interna de un sistema está expresada en términos de pares de variables conjugadas como temperatura y entropía o presión y volumen. De hecho, todos los potenciales termodinámicos están expresados en términos de pares conjugados.Para un sistema mecánico, un pequeño incremento de energía es el producto de una fuerza multiplicada por un pequeño desplazamiento. Se da una situación similar en termodinámica: un incremento en la energía de un sistema termodinámico puede expresarse como la suma de los productos de una ciertas «fuerzas» generalizadas que, cuando están fuera de equilibrio, causan ciertos «desplazamientos» generalizados. El producto de ambos da como resultado la energía trasferida. Estas fuerzas y sus desplazamientos asociados se conocen como variables conjugadas. La fuerza termodinámica siempre es una variable intensiva y el desplazamiento siempre es una variable extensiva, lo que resulta en una trasferencia de energía extensiva. La cantidad intensiva (la fuerza) es la derivada con respecto a la variable extensiva (el desplazamiento) de la energía interna, mientras que todas las otras variables extensivas se mantienen constantes.Se puede utilizar el cuadrado termodinámico como herramienta para recordar y derivar algunos de los potenciales termodinámicos basados en variables conjugadas.En la descripción anterior, el producto de dos variables conjugadas da como resultado una energía. En otras palabras, los pares conjugados son conjugados respecto a la energía. En general, los pares conjugados pueden definirse con respecto a cualquier función de estado termodinámica. A menudo se utilizan pares conjugados con respecto a la entropía, en los cuales, el producto de los pares conjugados da como resultado una entropía. Dichos pares conjugados son particularmente útiles en el análisis de procesos irreversibles, como en la derivación de la relación de reciprocidad de Onsager. Este artículo trata únicamente acerca de las variables conjugadas con respecto a la energía.