非平衡態熱力學

平衡態熱力學中基本的熱力學勢能為內能(U)，和其變體焓(H=U+PV)、亥姆霍茲自由能(A=U-TS)或吉布斯能(G=U+PV-TS)。但在非平衡態熱力學裏，熵(S)才是最重要的。不可逆轉變被靜熵生成所描繪。

非平衡態熱力學被用來不是熱力學平衡，但可以分成足夠小的系統在還夠大到可以就熱力學應用在它身上的子系統的研究系統上。此一假設被稱為局部平衡。在某些例子中，有一堆分離的系統經由一堆分離的接連來相互作用著。連續系統則由測量每單位體積的外延量(如密度)及認為內涵量有局部定義的值來研究；這表示所有的熱力學變數都可以用場來表示。內涵量的不同或梯度被稱為熱力學作用力，且會導致外延量的流動。

當一開放系統被允許達到一隱定態時，它會安排地讓它自己達到最小的總熵值。此一被伊利亞·普里高津和其他人所重視的原理允許我們使用變分原理來公式化隱定態非平衡態熱力學。另一個有力的工具為昂薩格倒易關係，它表示在兩個流動至其他的不同熱力學作用力的反應之間有着某些對稱。 ^[1] 

假設熵S是一堆外延量

的函數。每一個外延量有其共軛的內涵量

使得

此一共軛內涵量的梯度被稱為熱力學作用力

這些力會導致相對應的外延量的通量。每一個外延量{\displaystyle E_{i}}都被假定是保守的。亦即下列的連續方程成立：

其中，

是

的通量密度。若有需要，亦可以在等式右邊加上一來源項。 ^[1]