Kľúčový rozdiel – funkcia stavu a funkcia cesty
Termodynamika je hlavné odvetvie fyzikálnej chémie, ktoré naznačuje termochemické vzťahy s rôznymi formami energie a práce. Pri opise správania termodynamického systému sa používajú štyri termodynamické zákony. Stavová funkcia a dráhová funkcia sú dva spôsoby vyjadrenia rôznych termodynamických vlastností systémov. Kľúčový rozdiel medzi funkciou stavu a funkciou cesty je v tom, že funkcie stavu nezávisia od cesty alebo procesu, zatiaľ čo funkcie cesty závisia od cesty alebo procesu. Preto sú stavová funkcia a dráhová funkcia navzájom opačné.
Čo je funkcia stavu
Funkcia stavu je termodynamický výraz, ktorý sa používa na pomenovanie vlastnosti, ktorej hodnota nezávisí od cesty, ktorou sa dosiahne táto špecifická hodnota. Stavové funkcie sú známe aj ako bodové funkcie. Stavová funkcia závisí iba od aktuálneho stavu termodynamického systému a jeho počiatočného stavu (nezávisle od dráhy). Stavová funkcia termodynamického systému opisuje rovnovážny stav tohto systému bez ohľadu na to, ako systém do tohto stavu dospel.
Príklady funkcií stavu
- Mass
- Energia – entalpia, vnútorná energia, Gibbsova voľná energia atď.
- Entropy
- Tlak
- Teplota
- Volume
- Chemické zloženie
- Nadmorská výška
Funkcia stavu závisí od troch vecí: vlastnosti, počiatočnej hodnoty a konečnej hodnoty. Entalpia je stavová funkcia. Môže byť uvedený ako matematický výraz, ako je uvedené nižšie.
V ktorom t1 je konečný stav, t0 je počiatočný stav a h je entalpia systému.
Čo je funkcia cesty?
Funkcia cesty je termodynamický výraz, ktorý sa používa na pomenovanie vlastnosti, ktorej hodnota závisí od cesty, ktorou sa dosiahne táto špecifická hodnota. Inými slovami, dráhová funkcia závisí od cesty, ktorou sa dosiahne konečný stav z počiatočného stavu. Funkcia cesty sa tiež nazýva procesná funkcia.
Funkcia cesty dáva rôzne hodnoty pre rôzne cesty. Funkcie cesty majú teda premenlivé hodnoty v závislosti od trasy. Preto pri matematickom vyjadrení funkcie cesty sú na integráciu funkcie cesty potrebné viaceré integrály a limity.
Príklady funkcií cesty
- Mechanická práca
- Heat
- Dĺžka oblúka
Vnútorná energia je daná nasledujúcou rovnicou:
∆U=q + w
V ktorom ∆U je zmena vnútornej energie, q je teplo a w je mechanická práca. Vnútorná energia je stavová funkcia, ale teplo a práca sú dráhové funkcie.
Aké sú podobnosti medzi funkciou stavu a funkciou cesty?
- Obe sú funkcie opísané v termodynamike.
- Obaja sú vlastnosti termodynamických systémov.
Aký je rozdiel medzi funkciou stavu a funkciou cesty?
Funkcia stavu verzus funkcia cesty |
|
| Funkcia stavu je termodynamický výraz, ktorý sa používa na pomenovanie vlastnosti, ktorej hodnota nezávisí od cesty, ktorou sa dosiahne táto špecifická hodnota. | Funkcia cesty je termodynamický výraz, ktorý sa používa na pomenovanie vlastnosti, ktorej hodnota závisí od cesty, ktorou sa dosiahne táto špecifická hodnota. |
| Ďalšie mená | |
| Funkcie stavu sa nazývajú aj bodové funkcie. | Funkcie cesty sa tiež nazývajú procesné funkcie. |
| Proces | |
| Funkcie stavu nezávisia od cesty alebo procesu. | Funkcie cesty závisia od cesty alebo procesu. |
| Integrácia | |
| Stavovú funkciu je možné integrovať pomocou počiatočných a konečných hodnôt termodynamických vlastností systému. | Funkcia cesty vyžaduje na integráciu vlastnosti viacero integrálov a limitov integrácie. |
| Hodnoty | |
| Hodnota funkcie stavu zostáva rovnaká bez ohľadu na počet krokov. | Hodnota funkcie cesty jednokrokového procesu sa líši od viackrokového procesu. |
| Príklady | |
| Stavové funkcie zahŕňajú entropiu, entalpiu, hmotnosť, objem, teplotu atď. | Funkcie dráhy zahŕňajú teplo a mechanickú prácu. |
Zhrnutie – funkcia stavu verzus funkcia cesty
Stavová funkcia a dráhová funkcia sú dve formy termodynamických výrazov, ktoré dávajú rôzne vlastnosti termodynamických systémov. Tieto výrazy sa navzájom líšia; kľúčový rozdiel medzi funkciou stavu a funkciou cesty je v tom, že funkcie stavu nezávisia od cesty alebo procesu, zatiaľ čo funkcie cesty závisia od cesty alebo procesu.
