En general, los pares conjugados pueden definirse con respecto a cualquier función de estado termodinámica.
Este artículo trata únicamente acerca de las variables conjugadas con respecto a la energía.
Aquí, la presión es la «fuerza» que genera el «desplazamiento» asociado al volumen; las dos cantidades forman un par de variables conjugadas.
La teoría de los potenciales termodinámicos no está completa sino hasta que se considera el número de partículas en un sistema como una variable a la par con las otras cantidades extensivas como el volumen y la entropía.
Este es un concepto útil en los casos donde hay una mezcla de sustancias químicas y fases.
Las variables termodinámicas conjugadas que se consideran más comúnmente son (con sus unidades SI correspondientes): Para un sistema con diferentes tipos i de partículas, un pequeño cambio en la energía interna está dado por: donde U es la energía interna, T es la temperatura, S es la entropía, P es la presión, V es el volumen, μi es el potencial químico del i-ésimo tipo de partícula y Ni es el número de partículas del tipo i en el sistema.
Todos estos parámetros afectan a la energía interna de un sistema termodinámico.
Esto puede hacerse a través del análisis lineal o no lineal de procesos irreversibles, lo que permite estudiar sistemas cercanos y alejados del equilibrio, respectivamente.
La presión es la fuerza que origina el cambio, el volumen es el desplazamiento asociado y ambas forman un par de variables conjugadas.
En los casos en los cuales existe una mezcla de sustancias químicas y fases, este es un concepto útil.
Por ejemplo, si un contenedor alberga agua líquida y vapor, habrá un potencial químico negativo para el líquido que transfiere partículas de agua hacia el vapor (evaporación) y un potencial químico para el vapor que transfiere moléculas de la fase gaseosa hacia el líquido (condensación).