Extensiviteit

Extensiviteit is een begrip uit de thermodynamica en de statistische mechanica dat aangeeft hoe bepaalde eigenschappen van een systeem reageren op een verandering in de grootte of hoeveelheid stof. Een eigenschap is extensief als deze lineair schaalt met de grootte: verdubbelt de hoeveelheid stof, dan verdubbelt de waarde van de eigenschap. Dit houdt in dat extensieve eigenschappen additief zijn onder verdelingen in subsystemen met weinig onderlinge interactie.

Veel voorkomende extensieve eigenschappen zijn massa, volume, totale interne energie, totale enthalpie en vaak ook totaleEntropy. Intussen blijven intensieve eigenschappen zoals temperatuur, druk en dichtheid onveranderd bij een veranderde systeemomvang.

Het verband tussen extensiviteit en dimensies is wiskundig scherp: extensieve eigenschappen zijn homogene functies van graad één met betrekking tot de uitgebreide variabelen zoals hoeveelheid stof en volume. In de thermodynamische limiet en onder korteafstandinteracties blijven de relaties doorgaans extensief.

Extensiviteit kan falen bij systemen met langeafstandinteracties of complexe geometrie; in zulke gevallen spreken sommige theorieën van niet-extensieve thermodynamica. Ook bij fractale geometrie of sterke correlaties kan de lineaire schaalrelatie ontbreken.

Samengevat verwijst extensiviteit naar schaalwerking met systeemomvang, in tegenstelling tot intensiviteit die onafhankelijk blijft van de hoeveelheid stof. Het begrip is fundamenteel voor modellering van mengsels, fase-energie, en het formuleren van thermodynamische grootheden en vergelijkingen van toestand.