高等熱力學
熱力學勢（thermodynamic potential）
在力學裡，只要知道單一的位能函數，就能得知力與平衡——只需取微分。熱力學也享有同樣的便利，但多了一層轉折：該用哪個「主宰函數」，取決於你的實驗固定了什麼。熱力學勢（thermodynamic potential）是一種特製的狀態函數，使得在特定約束下它的極小值恰好標定平衡，且所有其他熱力學量都能藉微分導出。
標準家族包括內能 U(S,V,N)、焓 H(S,p,N)、亥姆霍茲自由能 F(T,V,N)、吉布斯自由能 G(T,p,N) 與巨勢 Omega(T,V,mu)。每一個都以自身的自然（或「特性」）變數表示，這些變數成共軛對出現——溫度配熵 (T,S)、壓力配體積 (p,V)、化學勢配粒子數 (mu,N)。相鄰的勢以勒壤得轉換相連，例如 F = U - T S 把 S 換成 T。第二定律於是化為：在某個勢的自然變數固定時，該勢在平衡態取極小值。
選對勢是熱力學的實務藝術：孤立系統—極大化熵；定溫定容—極小化 F；定溫定壓—極小化 G；在定 mu 下開放—極小化 Omega。關鍵警語：一個勢只有以其自然變數表示時才攜帶完整資訊。把 U 寫成 T 與 V（而非 S 與 V）的函數會丟失資訊——你再也無法僅靠微分取回一切。
置於剛硬絕熱盒中的氣體（固定 U、V、N）在平衡時極大化其熵。改放入溫度為 T 的恆溫槽中（固定 T、V、N），相關敘述就翻轉為：它極小化亥姆霍茲自由能 F = U - T S。同一團氣體，不同約束，就由不同的勢來主導。
你施加的約束決定了平衡時哪個勢取極值。
熱力學勢唯有在其自然變數下才是「特性函數」；以其他變數表示時它仍描述該系統，卻不再是能生成其所有性質的完整母函數。
又称
另见