Klíčový rozdíl – stavová funkce vs. funkce cesty
Termodynamika je hlavní odvětví fyzikální chemie, které ukazuje termochemické vztahy s různými formami energie a práce. Při popisu chování termodynamického systému se používají čtyři termodynamické zákony. Stavová funkce a dráhová funkce jsou dva způsoby vyjádření různých termodynamických vlastností systémů. Klíčový rozdíl mezi stavovou funkcí a funkcí cesty je v tom, že stavové funkce nezávisí na cestě nebo procesu, zatímco funkce cesty závisí na cestě nebo procesu. Stavová funkce a dráhová funkce jsou proto navzájem opačné.
Co je funkce stavu
Funkce stavu je termodynamický termín, který se používá k pojmenování vlastnosti, jejíž hodnota nezávisí na cestě k dosažení této konkrétní hodnoty. Stavové funkce jsou také známé jako bodové funkce. Stavová funkce závisí pouze na aktuálním stavu termodynamického systému a jeho počátečním stavu (nezávislém na dráze). Stavová funkce termodynamického systému popisuje rovnovážný stav tohoto systému bez ohledu na to, jak systém do tohoto stavu dospěl.
Příklady stavových funkcí
- Hmotnost
- Energie – entalpie, vnitřní energie, Gibbsova volná energie atd.
- Entropy
- Tlak
- Teplota
- Volume
- Chemické složení
- Výška
Funkce stavu závisí na třech věcech: vlastnosti, počáteční hodnotě a konečné hodnotě. Entalpie je stavová funkce. Může být uveden jako matematický výraz, jak je uvedeno níže.
Ve kterém t1 je konečný stav, t0 je počáteční stav a h je entalpie systému.
Co je funkce cesty?
Funkce cesty je termodynamický termín, který se používá k pojmenování vlastnosti, jejíž hodnota závisí na cestě k dosažení této konkrétní hodnoty. Jinými slovy, funkce cesty závisí na cestě, kterou urazí k dosažení konečného stavu z počátečního stavu. Funkce cesty se také nazývá procesní funkce.
Funkce cesty dává různé hodnoty pro různé cesty. Funkce cesty mají tedy proměnné hodnoty v závislosti na trase. Proto při matematickém vyjádření funkce cesty je k integraci funkce cesty zapotřebí více integrálů a limit.
Příklady funkcí cesty
- Mechanické práce
- Heat
- Délka oblouku
Vnitřní energie je dána následující rovnicí:
∆U=q + w
Ve kterém ∆U je změna vnitřní energie, q je teplo a w je mechanická práce. Vnitřní energie je stavová funkce, ale teplo a práce jsou dráhové funkce.
Jaké jsou podobnosti mezi funkcí stavu a funkcí cesty?
- Obě jsou funkce popsané v termodynamice.
- Obojí jsou vlastnosti termodynamických systémů.
Jaký je rozdíl mezi stavovou funkcí a funkcí cesty?
Funkce stavu vs funkce cesty |
|
| Stavová funkce je termodynamický termín, který se používá k pojmenování vlastnosti, jejíž hodnota nezávisí na cestě k dosažení této konkrétní hodnoty. | Funkce cesty je termodynamický termín, který se používá k pojmenování vlastnosti, jejíž hodnota závisí na cestě k dosažení této konkrétní hodnoty. |
| Další jména | |
| Stavové funkce se také nazývají bodové funkce. | Funkce cest se také nazývají procesní funkce. |
| Proces | |
| Funkce stavu nezávisí na cestě nebo procesu. | Funkce cesty závisí na cestě nebo procesu. |
| Integrace | |
| Stavovou funkci lze integrovat pomocí počátečních a konečných hodnot termodynamických vlastností systému. | Funkce cesty vyžaduje k integraci vlastnosti více integrálů a limitů integrace. |
| Hodnoty | |
| Hodnota stavové funkce zůstává stejná bez ohledu na počet kroků. | Hodnota funkce cesty jednokrokového procesu se liší od vícekrokového procesu. |
| Příklady | |
| Stavové funkce zahrnují entropii, entalpii, hmotnost, objem, teplotu atd. | Funkce dráhy zahrnují teplo a mechanickou práci. |
Shrnutí – funkce stavu vs funkce cesty
Stavová funkce a dráhová funkce jsou dvě formy termodynamických výrazů, které dávají různé vlastnosti termodynamických systémů. Tyto termíny se od sebe liší; klíčový rozdíl mezi stavovou funkcí a funkcí cesty je v tom, že stavové funkce nezávisí na cestě nebo procesu, zatímco funkce cesty závisí na cestě nebo procesu.
