Le leggi fondamentali della TD mostrano come per la valutazione degli scambi energetici e di materia dei sistemi di nostro interesse è necessaria la conoscenza di un insieme di funzioni TD nel dominio di variabili misurabili al quale si riferisce la trasformazione. É facile dimostrare che è sufficiente conoscere la relazione volumetrica
, e il calore specifico a
costante e bassa,
Le funzioni potenziali energetiche H,A,G
Possiamo esprimere in termini elementari la variazione di energia interna in funzione delle variabili :
A questo punto se definiamo uno stato di riferimento dell’energia interna al quale assegnamo un valore nullo possiamo, misurando temperatura e pressione, determinare l’energia interna per qualsiasi coppia di valori . Matematicamente possiamo scrivere ciò in questo modo:
Oltre alla funzione energia interna sono state definite altre funzioni termodinamiche, o meglio chiamate potenziali termodinamici, aventi differenti variabili canoniche ( ovvero queste funzioni si comportano da potenziali solamente nei loro rispettivi spazi termodinamici). Le funzioni sono qui di seguito elencate nella loro definizione e nella loro forma elementare:
Entalpia
Energia libera di Helmholtz
Energia libera di Gibbs
Da queste relazioni si ottiene inoltre: