Βασική διαφορά – Συνάρτηση κατάστασης έναντι συνάρτησης διαδρομής
Η θερμοδυναμική είναι ένας κύριος κλάδος της φυσικής χημείας που υποδεικνύει τις θερμοχημικές σχέσεις με διαφορετικές μορφές ενέργειας και εργασίας. Υπάρχουν τέσσερις θερμοδυναμικοί νόμοι που χρησιμοποιούνται για την περιγραφή της συμπεριφοράς ενός θερμοδυναμικού συστήματος. Η συνάρτηση κατάστασης και η συνάρτηση διαδρομής είναι δύο τρόποι έκφρασης διαφορετικών θερμοδυναμικών ιδιοτήτων συστημάτων. Η βασική διαφορά μεταξύ της συνάρτησης κατάστασης και της συνάρτησης διαδρομής είναι ότι οι συναρτήσεις κατάστασης δεν εξαρτώνται από τη διαδρομή ή τη διαδικασία, ενώ οι συναρτήσεις διαδρομής εξαρτώνται από τη διαδρομή ή τη διαδικασία. Επομένως, η συνάρτηση κατάστασης και η συνάρτηση διαδρομής είναι αντίθετες μεταξύ τους.
Τι είναι η συνάρτηση κατάστασης
Η συνάρτηση κατάστασης είναι ένας θερμοδυναμικός όρος που χρησιμοποιείται για την ονομασία μιας ιδιότητας της οποίας η τιμή δεν εξαρτάται από τη διαδρομή που ακολουθείται για να επιτευχθεί αυτή η συγκεκριμένη τιμή. Οι συναρτήσεις κατάστασης είναι επίσης γνωστές ως συναρτήσεις σημείου. Μια συνάρτηση κατάστασης εξαρτάται μόνο από την τρέχουσα κατάσταση του θερμοδυναμικού συστήματος και την αρχική του κατάσταση (ανεξάρτητη από τη διαδρομή). Η συνάρτηση κατάστασης ενός θερμοδυναμικού συστήματος περιγράφει την κατάσταση ισορροπίας αυτού του συστήματος ανεξάρτητα από το πώς έφτασε το σύστημα σε αυτήν την κατάσταση.
Παραδείγματα συναρτήσεων κατάστασης
- Μάζα
- Ενέργεια – ενθαλπία, εσωτερική ενέργεια, ελεύθερη ενέργεια Gibbs, κ.λπ.
- Εντροπία
- Πίεση
- Θερμοκρασία
- Τόμος
- Χημική σύνθεση
- Υψόμετρο
Μια συνάρτηση κατάστασης εξαρτάται από τρία πράγματα: την ιδιότητα, την αρχική τιμή και την τελική τιμή. Η ενθαλπία είναι συνάρτηση κατάστασης. Μπορεί να δοθεί ως μαθηματική έκφραση όπως δίνεται παρακάτω.
Στην οποία, t1 είναι η τελική κατάσταση, t0 είναι η αρχική κατάσταση και h είναι η ενθαλπία του συστήματος.
Τι είναι η συνάρτηση διαδρομής;
Η συνάρτηση διαδρομής είναι ένας θερμοδυναμικός όρος που χρησιμοποιείται για να ονομάσει μια ιδιότητα της οποίας η τιμή εξαρτάται από τη διαδρομή που ακολουθείται για να επιτευχθεί αυτή η συγκεκριμένη τιμή. Με άλλα λόγια, μια συνάρτηση διαδρομής εξαρτάται από τη διαδρομή που ακολουθείται για να φτάσει σε μια τελική κατάσταση από μια αρχική κατάσταση. Η συνάρτηση διαδρομής ονομάζεται επίσης συνάρτηση διαδικασίας.
Μια συνάρτηση διαδρομής δίνει διαφορετικές τιμές για διαφορετικές διαδρομές. Ως εκ τούτου, οι συναρτήσεις διαδρομής έχουν μεταβλητές τιμές ανάλογα με τη διαδρομή. Επομένως, κατά την έκφραση της συνάρτησης διαδρομής μαθηματικά, απαιτούνται πολλαπλά ολοκληρώματα και όρια για την ενσωμάτωση της συνάρτησης διαδρομής.
Παραδείγματα συναρτήσεων διαδρομής
- Μηχανολογικές εργασίες
- Heat
- Μήκος τόξου
Η εσωτερική ενέργεια δίνεται από την ακόλουθη εξίσωση:
∆U=q + w
Στην οποία ΔU είναι η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας, q είναι η θερμότητα και w είναι το μηχανικό έργο. Η εσωτερική ενέργεια είναι συνάρτηση κατάστασης, αλλά η θερμότητα και η εργασία είναι συναρτήσεις διαδρομής.
Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ της συνάρτησης κατάστασης και της συνάρτησης διαδρομής;
- Και οι δύο είναι συναρτήσεις που περιγράφονται στη θερμοδυναμική.
- Και τα δύο είναι ιδιότητες θερμοδυναμικών συστημάτων.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της συνάρτησης κατάστασης και της συνάρτησης διαδρομής;
Συνάρτηση κατάστασης έναντι συνάρτησης διαδρομής |
|
| Η συνάρτηση κατάστασης είναι ένας θερμοδυναμικός όρος που χρησιμοποιείται για την ονομασία μιας ιδιότητας της οποίας η τιμή δεν εξαρτάται από τη διαδρομή που ακολουθείται για να επιτευχθεί αυτή η συγκεκριμένη τιμή. | Η συνάρτηση διαδρομής είναι ένας θερμοδυναμικός όρος που χρησιμοποιείται για την ονομασία μιας ιδιότητας της οποίας η τιμή εξαρτάται από τη διαδρομή που ακολουθείται για να επιτευχθεί αυτή η συγκεκριμένη τιμή. |
| Άλλα ονόματα | |
| Οι συναρτήσεις κατάστασης ονομάζονται επίσης συναρτήσεις σημείου. | Οι συναρτήσεις διαδρομής ονομάζονται επίσης συναρτήσεις διεργασίας. |
| Διαδικασία | |
| Οι συναρτήσεις κατάστασης δεν εξαρτώνται από τη διαδρομή ή τη διαδικασία. | Οι συναρτήσεις διαδρομής εξαρτώνται από τη διαδρομή ή τη διαδικασία. |
| Ενσωμάτωση | |
| Η συνάρτηση κατάστασης μπορεί να ενσωματωθεί χρησιμοποιώντας τις αρχικές και τελικές τιμές της θερμοδυναμικής ιδιότητας του συστήματος. | Η συνάρτηση διαδρομής απαιτεί πολλαπλά ολοκληρώματα και όρια ολοκλήρωσης για την ενοποίηση της ιδιότητας. |
| Αξίες | |
| Η τιμή της συνάρτησης κατάστασης παραμένει η ίδια ανεξάρτητα από τον αριθμό των βημάτων. | Η τιμή της συνάρτησης διαδρομής μιας διαδικασίας ενός βήματος διαφέρει από μια διαδικασία πολλαπλών βημάτων. |
| Παραδείγματα | |
| Οι συναρτήσεις κατάστασης περιλαμβάνουν εντροπία, ενθαλπία, μάζα, όγκο, θερμοκρασία κ.λπ. | Οι λειτουργίες διαδρομής περιλαμβάνουν θερμότητα και μηχανική εργασία. |
Σύνοψη – Συνάρτηση κατάστασης έναντι συνάρτησης διαδρομής
Η συνάρτηση κατάστασης και η συνάρτηση διαδρομής είναι δύο μορφές θερμοδυναμικών εκφράσεων που δίνουν διαφορετικές ιδιότητες των θερμοδυναμικών συστημάτων. Αυτοί οι όροι είναι διαφορετικοί μεταξύ τους. η βασική διαφορά μεταξύ της συνάρτησης κατάστασης και της συνάρτησης διαδρομής είναι ότι οι συναρτήσεις κατάστασης δεν εξαρτώνται από τη διαδρομή ή τη διαδικασία, ενώ οι συναρτήσεις διαδρομής εξαρτώνται από τη διαδρομή ή τη διαδικασία.
