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34 关系: 力学孤立系统，可逆过程，同胚，夸克，孤立系統，封閉系統，尼古拉·卡诺，工作物质，化学势，化学平衡，四冲程循环，状态方程，环境，現象，等容过程，绝热过程，热力学，热力学第一定律，热力学第二定律，热力学第零定律，热力学过程，热量计，焓，熱力學平衡，熱帶氣旋，魯道夫·克勞修斯，质量守恒定律，開放系統 (熱力學)，通量，H定理，N维球面，数学模型，拓扑学，态函数。
力学孤立系统
力学孤立系统是力学约束即不会发生形变从而不能对外做机械功的热力学系统 。同时，它也不会与其环境发生物质交换，但可以进行热量交换。 对于一个简单系统，力学孤立等价于恒容。而在这种简单系统中发生的过程被称为等容过程。 相对于力学孤立系统，同时存在可以传递机械能的力学开放系统。 对于一个简单系统，力学开放意味着当系统受到外界压力时，其边界形状可以发生变化。而力学平衡时，意味着其所受外界压力平衡。只有力学孤立系统的边界可以承受压力变化。.
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可逆过程
在热力学中，可逆过程是指系统的某些属性能够在无能量损失或耗散的情形下通过无穷小的变化实现反转的热力学过程。如果这一过程是一个热力学循环，则这种循环称为可逆循环。Sears, F.W. and Salinger, G.L. (1986), Thermodynamics, Kinetic Theory, and Statistical Thermodynamics, 3rd edition (Addison-Wesley.)由于这些变化都是无穷小的，热力学系统在整个过程中都处于平衡态。由于在理论上这种过程所需时间为无穷大，完全理论意义上的可逆过程在实际中是不可能实现的。不过，如果系统对所发生变化的反应速度远远大于变化本身，过程中微小的不可逆性则可以忽略，因而理论上经常把无摩擦的准静态过程看作可逆过程。在可逆循环中，系统和其外界环境在每一次循环结束时都保持完全相同的状态。Zumdahl, Steven S. (2005) "10.2 The Isothermal Expansion and Compression of an Ideal Gas." Chemical Principles. 可逆过程的另一种定义是，过程发生后能够被复原并对系统本身或外界不产生任何影响的过程称作可逆过程。在热力学的语义中，一个过程“发生”是指这个热力学系统从初始状态发生变化直到终止状态过程结束。 值得注意的是，物理过程可逆，是指在时间反演变换操作下物理定律形式保持不变。.
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同胚
在拓扑学中，同胚(homeomorphism、topological isomorphism、bi continuous function)是两个拓扑空间之间的双连续函数。同胚是拓扑空间范畴中的同构；也就是说，它们是保持给定空间的所有拓扑性质的映射。如果两个空间之间存在同胚，那么这两个空间就称为同胚的，从拓扑学的观点来看，两个空间是相同的。 大致地说，拓扑空间是一个几何物体，同胚就是把物体连续延展和弯曲，使其成为一个新的物体。因此，正方形和圆是同胚的，但球面和环面就不是。有一个笑话是说，拓扑学家不能区分咖啡杯和甜甜圈，这是因为一个足够柔软的甜甜圈可以捏成咖啡杯的形状（见图）。.
夸克
夸克（quark，又譯“层子”或「虧子」）是一種基本粒子，也是構成物質的基本單元。夸克互相結合，形成一種複合粒子，叫強子，強子中最穩定的是質子和中子，它們是構成原子核的單元。由於一種叫“夸克禁閉”的現象，夸克不能夠直接被觀測到，或是被分離出來；只能夠在強子裏面找到夸克 。因為這個原因，人類對夸克的所知大都是來自對強子的觀測。 夸克有六種“味”，分別是上、下、-zh-tw:魅;zh-cn:粲-、奇、底及頂 。上及下夸克的質量是所有夸克中最低的。較重的夸克會通過一個叫粒子衰變的過程，來迅速地變成上或下夸克。粒子衰變是一個從高質量態變成低質量態的過程。就是因為這個原因，上及下夸克一般來說很穩定，所以它們在宇宙中很常見，而奇、--、頂及底則只能經由高能粒子的碰撞產生（例如宇宙射線及粒子加速器）。 夸克有着多種不同的內在特性，包括電荷、色荷、自旋及質量等。在標準模型中，夸克是唯一一種能經受全部四種基本相互作用的基本粒子，基本相互作用有時會被稱為“基本力”（電磁相互作用力、萬有引力、強相互作用力及弱相互作用力）。夸克同時是現時已知唯一一種基本電荷非整數的粒子。夸克每一種味都有一種對應的反粒子，叫反夸克，它跟夸克的不同之處，只在於它的一些特性跟夸克大小一樣但正負不同。 夸克模型分別由默里·蓋爾曼與喬治·茨威格於1964年獨立地提出 。引入夸克這一概念，是為了能更好地整理各種強子，而當時並沒有甚麼能證實夸克存在的物理證據，直到1968年SLAC開發出實驗為止 。夸克的六種味已經全部被加速器實驗所觀測到；而於1995年在費米實驗室被觀測到的頂夸克，是最後發現的一種。.
孤立系統
在熱力學之中，孤立系統（或孤懸系統）是指一個完全不與外界交換能量或質量的系統。任何能量或質量都不能進入或者離開一個孤立系統，只能在系統內移動。 除了把整個宇宙視為一體之外，孤立系統並不存在於現實之中。但是，在一定次數內，有些真實系統的行為近乎於孤立系統。因而，孤立系統的概念可以作為真實情況的一個近似模型。在建立以數學模型描述一些自然現象時，孤立系統是個可被接受的模型。 可被近似於孤立系統的模型包括：.
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封閉系統
在熱力學之中，封閉系統是指一個只與外界交換能量（作功或熱量）而不交換質量的系統。 假如一個只擁有一種粒子（原子或分子）的系統進行化學反應時，過程中所有種類的粒子都可以被生成或破壞。但是，封閉系統內的元素原子數目將會守恒。數學上可以寫成：.
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尼古拉·卡诺
尼古拉·莱昂纳尔·萨迪·卡诺（Nicolas Léonard Sadi Carnot，），法国物理学家、工程师，常被形容為“熱力學之父”。尼古拉·卡诺在1824年6月12日发表了他唯一的出版著作《论火的动力》（《Reflections on the Motive Power of Fire》）。卡诺在这部著作中提出了卡诺热机和卡诺循环概念及“卡诺原理”（现在称为卡诺定理）。在卡诺的一生中，他的研究不曾引起外界关注。卡诺生前的好友罗贝林（Robelin）在法国《百科评论》杂志上曾经这样写道：“卡诺孤独地生活、凄凉地死去，他的著作无人阅读，无人承认。”不过後來他的理论被鲁道夫·克劳修斯和威廉·汤姆森重新陳述，是建立热力学第二定律的正式定義熵的概念的重要基础。《论火的动力》这部著作也成为热力学成为现代科学的标志。1832年，他染上了流行性霍乱，在同年8月24日被夺去了生命，病逝于巴黎，年仅36岁。.
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工作物质
#重定向 制冷剂.
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化学势
在热力学中，某种物质的化学势指的是，在化学反应或者相变中，此物质的粒子数发生改变时所吸收或放出的能量。在混合物中的某种物质的化学势定义为此热力学系统的吉布斯自由能对此物质粒子数的变化率，即偏导数（其他物质的粒子数及其他系统参数保持不变）。当温度和压强固定时，化学势也被称作偏摩尔吉布斯自由能，或者摩尔化学势。在化学平衡或相平衡状态下，自由能处于极小值，各种物质的化学势与化学计量系数乘积之加和为零。 在半导体物理中，零温电子系统的化学势被称为费米能。.
化学平衡
化学平衡（Chemical equilibrium）是指在宏观条件一定的可逆反应中，化学反应正逆反应速率相等，反应物和生成物各组分浓度不再改变的状态。可用ΔrGm.
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四冲程循环
四行程循環（Four-stroke cycle），现代汽车以及工业用途的（汽车、卡车、发电机）内燃机中大多都是四冲程循环的。此技術由德國科學家尼古拉斯·奥托（Nicolaus Otto）于1876年发明，所以又叫奥托循环（Otto cycle）。轉子引擎有四个类似的周期，不过没有用到冲程。一个周期由四个冲程构成，亦即四個活塞在气缸中单方向的直线运动.
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状态方程
在物理学和热力学中，状态方程（Equation of state），也称物态方程，表达了热力学系统中若干个态函数参量之间的关系。特別是在热力学中，状态方程是一个热力学方程，描述了给定物理条件环境下物质的状态，例如其温度、压强、体积和内能。状态方程在描述流体、混合流体、固体甚至是研究恒星内部都十分有用。.
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环境
环境是指周围所在的条件，对不同的对象和科学学科来说，环境的内容也不同。 环境可以指：.
現象
象（φαινόμενoν；phenomenon，複數型：phenomena）是指能被觀察、觀測到的事實。通常是用在較特別的事物上。 「現象」一詞源為「可見的東西」，英文的「phenomenon」是來自希臘文，語源為「可見的東西」（phainomenon），它的動詞形態為phanein，本意為「可觀察到的」（observable）、顯示、可見、能被維持不變、或是能自我維持的。.
等容过程
等容过程（也叫等体过程）是体积不变的热力学过程。如果使用理想气体，且气体的质量不变，则能量的增加与温度和体积的增加成正比。例如加热密封、坚固容器中的气体：压强和温度会增加，但体积不变。.
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绝热过程
绝热过程（Adiabatic process）是一个绝热体系的变化过程，绝热体系为和外界没有热量和粒子交换，但有其他形式的能量交换的体系，属于封闭体系的一种。绝热过程有绝热压缩和绝热膨胀两种。常见的一个绝热过程的例子是绝热火焰温度，该温度是指在假定火焰燃烧时没有传递热量给外界的情况下所可能达到的温度。现实中，不存在真正意义上符合定义的绝热过程，绝热过程只是一种近似，所以有时也称为绝热近似。 绝热过程分为可逆过程（熵增为零）和不可逆过程（熵增不为零）两种。可逆的绝热过程是等熵过程。等熵过程的对立面是等温过程，在等温过程中，最大限度的热量被转移到了外界，使得系统温度恒定如常。由于在热力学中，温度与熵是一组共轭变量，等温过程和等熵过程也可以视为“共轭”的一对过程。 如果一个热力学系统的变化快到足以忽略与外界的热交换的话，这一变化过程就可以视为绝热过程，又称“准静态过程”。准静态过程的熵增可以忽略，所以视作可逆过程，严格说来，在热力学中，准静态过程与可逆过程没有严格区分，在某些文献中被作为同义词使用。 同样的，如果一个热力学系统的变化慢到足以靠与外界的热交换来保持恒温的话，该过程则可以视为等温过程。.
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热力学
热力学，全稱熱動力學（thermodynamique，Thermodynamik，thermodynamics，源於古希腊语θερμός及δύναμις）是研究热现象中物态转变和能量转换规律的学科；它着重研究物质的平衡状态以及与準平衡态的物理、化学过程。热力学定義許多巨觀的物理量（像溫度、內能、熵、壓強等），描述各物理量之間的關係。热力学描述數量非常多的微觀粒子的平均行為，其定律可以用統計力學推導而得。 熱力學可以總結為四條定律。 熱力學第零定律定義了温度這一物理量，指出了相互接觸的两个系統，熱流的方向。 熱力學第一定律指出内能這一物理量的存在，並且與系統整體運動的動能和系統与與環境相互作用的位能是不同的，區分出熱與功的轉換。 熱力學第二定律涉及的物理量是温度和熵。熵是研究不可逆过程引入的物理量，表征系統通過熱力學過程向外界最多可以做多少熱力學功。 熱力學第三定律認為，不可能透過有限過程使系統冷却到絕對零度。 熱力學可以應用在許多科學及工程的領域中，例如：引擎、相變化、化學反應、輸運現象甚至是黑洞。熱力學計算的結果不但對物理的其他領域很重要，對航空工程、航海工程、車輛工程、機械工程、細胞生物學、生物醫學工程、化學、化學工程及材料科學等科學技術領域也很重要，甚至也可以應用在經濟學中。 热力学是从18世纪末期发展起来的理论，主要是研究功與热量之間的能量轉換；在此功定義為力與位移的內積；而熱則定義為在熱力系統邊界中，由溫度之差所造成的能量傳遞。兩者都不是存在於熱力系統內的性質，而是在熱力過程中所產生的。 熱力學的研究一開始是為了提昇蒸汽引擎的效率，早期尼古拉·卡諾有許多的貢獻，他認為若引擎效率提昇，法國有可能贏得拿破崙戰爭。出生於愛爾蘭的英國科學家開爾文在1854年首次提出了熱力學明確的定義： 一開始熱力學研究關注在熱機中工質（如蒸氣）的熱力學性質，後來延伸到化学过程中的能量轉移，例如在1840年科學家杰迈因·亨利·盖斯提出，有關化學反應的能量轉移的研究。化學熱力學中研究熵對化學反應的影響Gibbs, Willard, J. (1876).
热力学第一定律
熱力學第一定律（First Law of Thermodynamics）是熱力學的四條基本定律之一，能量守恒定律對非孤立系統的擴展。此時能量可以以功W或熱量Q的形式傳入或傳出系統。即： 式中\Delta E_为系统内能的变化量，若外界对该系统做功，则W为正值，反之为负值。 写成微分形式为：.
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热力学第二定律
热力学第二定律（second law of thermodynamics）是热力学的三条基本定律之一，表述热力学过程的不可逆性——孤立系统自發地朝著熱力學平衡方向──最大熵狀態──演化，同样地，第二类永动机永不可能实现。 這一定律的歷史可追溯至尼古拉·卡诺对于热机效率的研究，及其于1824年提出的卡诺定理。定律有许多种表述，其中最具代表性的是克劳修斯表述（1850年）和开尔文表述（1851年），这些表述都可被证明是等价的。定律的数学表述主要借助魯道夫·克勞修斯所引入的熵的概念，具体表述为克劳修斯定理。 虽然这一定律在热力学范畴内是一条经验定律，无法得到解释，但随着统计力学的发展，这一定律得到解释。 这一定律本身及所引入的熵的概念对于物理学及其他科学领域有深远意义。定律本身可作为过程不可逆性及时间流向的判据。而路德维希·玻尔兹曼对于熵的微观解释——系统微观粒子无序程度的量度，更使这概念被引用到物理学之外诸多领域，如信息论及生态学等。.
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热力学第零定律
熱力學第零定律（Zeroth Law of Thermodynamics），又稱熱平衡定律，是熱力學的四條基本定律之一，是一個關於互相接觸的物體在熱平衡時的描述，以及為溫度提供理論基礎。最常用的定律表述是： 換句話說，第零定律是指：在一個數學二元關係之中，熱平衡是遞移的。.
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热力学过程
熱力學過程的定義是一個熱力學系統由開始到完結的狀態中所涉及的能量轉變。在過程中，路徑會因為受到某一些熱力學的變數要保持常數而變得指定，以下將以共軛對來對熱力學過程進行解說，因為當其中一個變數設為常數時，剛好是另一個的共軛對。 首先，壓力和容量是其中一個共軛對。因為兩者都涉及以傳送機械能或動能形式的作功。.
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热量计
热量计（calorimeter），或称量热计、卡計，是一种用于测量进行热量测定的实验设备，可以用于测量化学反应、物理变化过程的热量变化，或测定材料的热容。最常見的是差示掃描量热计、恆溫微卡計（isothermal microcalorimeter）、滴定量熱計（titration calorimeter）及加速量热仪（accelerated rate calorimeter）等。最簡單的热量计是在燃燒室上面放一個金屬容器，其中裝有水及一支溫度計。 若要量測物質A和物質B反應時，每摩尔的焓變化，可以將物質放到量热计中，記錄其反應前的初溫及反應後的末溫，將物質質量乘以溫度差及其比熱，即可算出所吸收的熱量，再除以摩尔數即為反應中的焓變化。此方法主要用在學校教授量热法時示範用，此方法沒有考慮容器散失的熱，以及溫度計及容器本身的熱容。.
焓
焓（enthalpy，读音ㄏㄢˊ|hán）是一个热力学系统中的能量参数。规定由字母H表示（H来自于英语Heat Capacity（热容）一词），单位為焦耳（J）。此外在化学和技术文献中，摩尔焓Hm（单位：千焦/摩尔，kJ/mol）和质量焓（或比焓）h（单位：千焦/千克，kJ/kg）也非常重要，它们分别描述了焓在单位物质的量和单位质量上的定义。 焓是内能和体积的勒让德变换。它是SpN总合的热势能。.
熱力學平衡
热力学平衡，简称热平衡，指一个热力学系统在没有外界影响的条件下，系统各部分的宏观属性（如物质的量、能量、体积等）在长时间内不发生任何变化的状态。 熱平衡是熱力學中的一個基本實驗定律，其重要意義在於它是科學定義溫度概念的基礎，是用溫度計測量溫度的依據。 在熱力學中，溫度、內能、熵是三個基本的狀態函數：.
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熱帶氣旋
熱帶氣旋是發生在熱带、亞熱帶地區海面上的氣旋性環流（风暴），由水蒸氣冷卻凝結時放出潛熱發展而出的暖心结構。.
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魯道夫·克勞修斯
魯道夫·朱利葉斯·埃曼努埃爾·克勞修斯（Rudolf Julius Emanuel Clausius，），德國物理學家和數學家，熱力學的主要奠基人之一。他重新陳述了尼古拉·卡諾的定律（又被稱為卡諾循環），把熱理論推至一個更真實更健全的基礎。他最重要的論文於1850年發表，該論文是關於熱的力學理論的，其中首次明確指出熱力學第二定律的基本概念。他还於1855年引進了熵的概念。.
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质量守恒定律
質量守恆定律是自然界普遍存在的基本定律之一。此定律指出，對於任何物質和能量全部轉移的系統來說，系統的質量必須隨著時間的推移保持不變，因為系統質量不能改變，不能增加或消除。因此，質量隨著時間的推移而保持不變。這定律意味著質量既不能被創造也不能被破壞，儘管它可能在空間中重新排列，或者與之相關的實體可能在形式上發生變化，例如在化學反應中，反應前化學成分的質量是等於反應後組分的質量。 因此，在孤立系統中的任何化學反應和低能量熱力學過程期間，反應物或起始材料的總質量必須等於產物的質量。質量守恆的概念在化學，力學和流體動力學等許多領域得到了廣泛的應用。歷史上，米哈伊爾·羅蒙諾索夫（Mikhail Lomonosov）獨立發現了化學反應中的質量守恆，後來在18世紀晚期被安托萬·拉瓦錫（Antoine Lavoisier）重新發現。從煉金到化學的現代自然科學，這一規律的製定至關重要。 質量的守恆只是近似的，被認為是來自經典力學的一系列假設的一部分。在質量 - 能量等價的原則下，必須對該定律進行修改，使其符合量子力學和狹義相對論的規律，即能量和質量形成一個守恆量。對於非常有能量的系統來說，質量守恆是不成立的，核反應和粒子物理學中的粒子 - 反粒子湮滅就是這種情況。 質量在開放系統中通常也不被保存。當各種形式的能源和物質被允許進出系統時就是這種情況。然而，除非涉及放射性或核反應，否則從熱量，機械功或電磁輻射等系統逸出的能量通常太小而不能被測量為系統質量的下降。 對於涉及大引力場的系統，必須考慮廣義相對論，其中質能守恆成為一個更為複雜的概念，受到不同定義的限制，質量和能量也不如嚴格守恆狹義相對論。.
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開放系統 (熱力學)
在熱力學中，開放系統指與外界交換能量和質量的系統。系統是隨意介定的：在研究一些特定組件時，相關的空間領域可被視為系統。 開放系統假設了外界能量供應不能減少；實際上，這種外界能量是由周圍環境的某種東西供應，而在研究需要時這種能量供應可被視為源源不絕。其中一種開放能量是所謂的輻射能系統，此系統的能量接收自由太陽輻射－一個於任何實驗都可被視為用之不竭的能量來源。某些虛構開放系統的能量接收自太空中的真空能。 太空纜索是一個開放系統的例子。當纜索在地球磁場中移動時，透過以地面以及電離層組成的迴路會被視作一個發電器，以電磁感應的方式把纜索的動能轉化成電能。.
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通量
通量，或稱流束是通過一個表面或一個物質的量，是一个物理学概念。在热学和流体力学领域中，是指在单位时间内通过单位面积的流量，它是一个向量；在电磁学领域中，是指在单位面积上垂直于其表面的磁场或电场的强度，它是一个标量。.
H定理
H定理（H-theorem）於1872年由路德维希·玻尔兹曼提出，在经典統計力學中描述物理量「H」在接近理想氣體系統中的下降趨勢，其中H這個積分數值代表分子隨時間流逝因傳遞而改變的動能，個別分子的動能可於統計後成為一特定的分布。由於H可以用作定義熱力學熵的一種表述，H定理是早期用來展現統計物理的威力。H定理可以從可逆微觀機制推導出熱力學第二定律。它被認為可以否證熱力學第二定律。 H定理可以很自然地從波茲曼提出的動力學方程式「波茲曼方程式」推導出。H定理衍伸出許多關於其真實含意的討論，主要如下：.
N维球面
n维球面是普通的球面在任意维度的推广。它是(n + 1)维空间内的n维流形。特别地，0维球面就是直线上的两个点，1维球面是平面上的圆，2维球面是三维空间内的普通球面。高于2维的球面有时称为超球面。中心位于原点且半径为单位长度的n维球面称为单位n维球面，记为Sn。用符号来表示，就是： n维球面是(n + 1)维球体的表面或边界，是n维流形的一种。对于n ≥ 2，n维球面是单连通的n维流形，其曲率为正的常数。.
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数学模型
數學模型是使用數學概念和語言來对一個系統的描述。建立数学模型的过程叫做数学建模。數學模型不只用在自然科學（如物理、生物學、地球科學、大氣科學）和工程学科（如计算机科学，人工智能）上，也用在社會科學（如經濟學、心理學、社會學和政治科學）上；其中，物理學家、工程師、统计学家、運籌學分析家和經濟學家們最常使用數學模型。模型会帮助解释一个系统，研究不同组成部分的影响，以及对行为做出预测。 Eykhoff定義「數學模型」為「對一個現存（或被建構的）系統本質的表述，以能以有用的形式表示出此系統的知識來。」 數學模型可以有許多種的形式，不只限定在動態系統、概率模型、微分方程或賽局模型而已。不同的模型可能有相同的形式，同一個模型也可能包含了不同的抽象結構。.
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拓扑学
在數學裡，拓撲學（topology），或意譯為位相幾何學，是一門研究拓撲空間的學科，主要研究空間內，在連續變化（如拉伸或彎曲，但不包括撕開或黏合）下維持不變的性質。在拓撲學裡，重要的拓撲性質包括連通性與緊緻性。 拓撲學是由幾何學與集合論裡發展出來的學科，研究空間、維度與變換等概念。這些詞彙的來源可追溯至哥特佛萊德·萊布尼茲，他在17世紀提出「位置的幾何學」（geometria situs）和「位相分析」（analysis situs）的說法。莱昂哈德·歐拉的柯尼斯堡七橋問題與歐拉示性數被認為是該領域最初的定理。「拓撲學」一詞由利斯廷於19世紀提出，雖然直到20世紀初，拓撲空間的概念才開始發展起來。到了20世紀中葉，拓撲學已成為數學的一大分支。 拓撲學有許多子領域：.
态函数
在熱力學中， 热力学函数（State function），或称热力学参数、狀態函數，是描述热力学系统的宏观物理量。处于平衡态的热力学系统，各宏观物理量具有确定的值，并且这些物理量仅由系统所处的状态所决定，与达到平衡态的过程无关，所以也被称之为状态函数。其中包含了“热力学势”，热力学势特指下面提到的四个具有能量量纲的热力学函数。 熱力學系统的狀態函数一般存在一定的相互依存关系。如理想氣體的狀態方程式中，可以任意选取其中的兩個狀態函數為独立变量，而把其他的統計量看作它们的函数。热力学函数之间的依存关系具有普适性。.
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热力系统。
