Kluczowa różnica - funkcja stanu a funkcja ścieżki
Termodynamika to główna gałąź chemii fizycznej, która wskazuje związki termochemiczne z różnymi formami energii i pracy. Istnieją cztery prawa termodynamiczne używane do opisu zachowania układu termodynamicznego. Funkcja stanu i funkcja ścieżki to dwa sposoby wyrażania różnych właściwości termodynamicznych systemów. Kluczowa różnica między funkcją stanu a funkcją ścieżki polega na tym, że funkcje stanu nie zależą od ścieżki lub procesu, podczas gdy funkcje ścieżki zależą od ścieżki lub procesu. Dlatego funkcja stanu i funkcja ścieżki są sobie przeciwne.
Co to jest funkcja stanu
Funkcja stanu jest terminem termodynamicznym używanym do nazywania właściwości, której wartość nie zależy od ścieżki, którą przebyto, aby osiągnąć tę konkretną wartość. Funkcje stanu są również znane jako funkcje punktowe. Funkcja stanu zależy tylko od aktualnego stanu układu termodynamicznego i jego stanu początkowego (niezależnego od ścieżki). Funkcja stanu układu termodynamicznego opisuje stan równowagi tego układu niezależnie od tego, w jaki sposób układ osiągnął ten stan.
Przykłady funkcji stanu
- Msza
- Energia – entalpia, energia wewnętrzna, energia swobodna Gibbsa itp.
- Entropia
- Ciśnienie
- Temperatura
- Głośność
- Skład chemiczny
- Wysokość
Funkcja stanu zależy od trzech rzeczy: właściwości, wartości początkowej i wartości końcowej. Entalpia jest funkcją stanu. Może być podany jako wyrażenie matematyczne, jak podano poniżej.
W którym, t1 jest stanem końcowym, t0 jest stanem początkowym, a h jest entalpią układu.
Co to jest funkcja ścieżki?
Funkcja ścieżki to termin termodynamiczny używany do nazwania właściwości, której wartość zależy od ścieżki przebytej w celu osiągnięcia określonej wartości. Innymi słowy, funkcja ścieżki zależy od ścieżki przebytej w celu osiągnięcia stanu końcowego ze stanu początkowego. Funkcja ścieżki jest również nazywana funkcją procesu.
Funkcja ścieżki podaje różne wartości dla różnych ścieżek. Stąd funkcje ścieżki mają zmienne wartości w zależności od trasy. Dlatego przy matematycznym wyrażaniu funkcji ścieżki do integracji funkcji ścieżki wymagane są wielokrotne całki i ograniczenia.
Przykłady funkcji ścieżki
- Prace mechaniczne
- Ciepło
- Długość łuku
Wewnętrzna energia jest wyrażona następującym równaniem:
∆U=q + w
W którym ∆U to zmiana energii wewnętrznej, q to ciepło, a w to praca mechaniczna. Energia wewnętrzna jest funkcją stanu, ale ciepło i praca są funkcjami ścieżki.
Jakie są podobieństwa między funkcją stanu a funkcją ścieżki?
- Oba są funkcjami opisanymi w termodynamice.
- Oba są właściwościami systemów termodynamicznych.
Jaka jest różnica między funkcją stanu a funkcją ścieżki?
Funkcja stanu a funkcja ścieżki |
|
| Funkcja stanu jest terminem termodynamicznym używanym do nazywania właściwości, której wartość nie zależy od ścieżki przebytej w celu osiągnięcia określonej wartości. | Funkcja ścieżki to termin termodynamiczny używany do nazwania właściwości, której wartość zależy od ścieżki przebytej w celu osiągnięcia określonej wartości. |
| Inne nazwy | |
| Funkcje stanu są również nazywane funkcjami punktowymi. | Funkcje ścieżek są również nazywane funkcjami procesu. |
| Proces | |
| Funkcje stanu nie zależą od ścieżki lub procesu. | Funkcje ścieżek zależą od ścieżki lub procesu. |
| Integracja | |
| Funkcja stanu może być zintegrowana przy użyciu początkowych i końcowych wartości właściwości termodynamicznych systemu. | Funkcja ścieżki wymaga wielu całek i granic integracji w celu zintegrowania właściwości. |
| Wartości | |
| Wartość funkcji stanu pozostaje taka sama niezależnie od liczby kroków. | Wartość funkcji ścieżki w procesie jednoetapowym różni się od procesu wieloetapowego. |
| Przykłady | |
| Funkcje stanu obejmują entropię, entalpię, masę, objętość, temperaturę itp. | Funkcje ścieżki obejmują pracę cieplną i mechaniczną. |
Podsumowanie - funkcja stanu a funkcja ścieżki
Funkcja stanu i funkcja ścieżki to dwie formy wyrażeń termodynamicznych, które dają różne właściwości systemów termodynamicznych. Terminy te różnią się od siebie; kluczowa różnica między funkcją stanu a funkcją ścieżki polega na tym, że funkcje stanu nie zależą od ścieżki lub procesu, podczas gdy funkcje ścieżki zależą od ścieżki lub procesu.
