Kulcskülönbség – állapotfüggvény vs útvonalfüggvény
A termodinamika a fizikai kémia egyik fő ága, amely a különböző energia- és munkaformákkal fennálló termokémiai kapcsolatokat jelzi. A termodinamikai rendszerek viselkedésének leírására négy termodinamikai törvényt használnak. Az állapotfüggvény és az útfüggvény a rendszerek különböző termodinamikai tulajdonságainak kifejezésének két módja. A fő különbség az állapotfüggvény és az útvonalfüggvény között az, hogy az állapotfüggvények nem függenek az útvon altól vagy folyamattól, míg az útvonalfüggvények az útvon altól vagy folyamattól függenek. Ezért az állapotfüggvény és az útfüggvény ellentétesek egymással.
Mi az állapotfüggvény
Az állapotfüggvény egy termodinamikai kifejezés, amelyet egy olyan tulajdonság megnevezésére használnak, amelynek értéke nem függ az adott érték eléréséhez megtett úttól. Az állapotfüggvényeket pontfüggvényeknek is nevezik. Egy állapotfüggvény csak a termodinamikai rendszer aktuális állapotától és kezdeti állapotától (az úttól függetlenül) függ. A termodinamikai rendszer állapotfüggvénye a rendszer egyensúlyi állapotát írja le, függetlenül attól, hogy a rendszer hogyan jutott ebbe az állapotba.
Példák állapotfunkciókra
- mise
- Energia – entalpia, belső energia, Gibbs-mentes energia stb.
- Entrópia
- Nyomás
- Hőmérséklet
- Hangerő
- Kémiai összetétel
- Magasság
Az állapotfüggvény három dologtól függ: a tulajdonságtól, a kezdeti értéktől és a végső értéktől. Az entalpia állapotfüggvény. Megadható matematikai kifejezésként az alábbiak szerint.
Amelyben t1 a végső állapot, t0 a kezdeti állapot és h a rendszer entalpiája.
Mi az a Path Function?
Az útvonal függvény egy termodinamikai kifejezés, amelyet egy olyan tulajdonság megnevezésére használnak, amelynek értéke az adott érték eléréséhez megtett úttól függ. Más szavakkal, egy útvonalfüggvény attól függ, hogy a kezdeti állapotból milyen úton jutunk el a végső állapotba. Az útvonal függvényt folyamatfüggvénynek is nevezik.
Egy elérési út függvény különböző értékeket ad a különböző útvonalakhoz. Ezért az útvonalfüggvényeknek az útvon altól függően változó értékei vannak. Ezért az útvonalfüggvény matematikai kifejezésekor több integrál és határérték szükséges az útvonalfüggvény integrálásához.
Példák útvonalfüggvényekre
- Gépészeti munka
- Fűtés
- Ívhossz
A belső energiát a következő egyenlet adja meg:
∆U=q + w
Amelyben ∆U a belső energia változása, q a hő és w a mechanikai munka. A belső energia állapotfüggvény, de a hő és a munka útfüggvény.
Mi a hasonlóság az állapotfüggvény és az útvonalfüggvény között?
- Mindkettő a termodinamikában leírt függvény.
- Mindkettő a termodinamikai rendszerek tulajdonságai.
Mi a különbség az állapotfüggvény és az útvonalfüggvény között?
Állapotfüggvény vs útvonalfüggvény |
|
| Az állapotfüggvény egy termodinamikai kifejezés, amelyet olyan tulajdonság megnevezésére használnak, amelynek értéke nem függ az adott érték eléréséhez megtett úttól. | Az útvonal függvény egy termodinamikai kifejezés, amelyet egy olyan tulajdonság megnevezésére használnak, amelynek értéke az adott érték eléréséhez megtett úttól függ. |
| Egyéb nevek | |
| Az állapotfüggvényeket pontfüggvényeknek is nevezik. | Az útvonalfüggvényeket folyamatfüggvényeknek is nevezik. |
| Folyamat | |
| Az állapotfüggvények nem függenek az útvon altól vagy a folyamattól. | Az elérési út függvényei az útvon altól vagy folyamattól függenek. |
| Integráció | |
| Az állapotfüggvény integrálható a rendszer termodinamikai tulajdonságának kezdeti és végső értékeivel. | A Path függvény több integrált és integrálási korlátot igényel a tulajdonság integrálásához. |
| Értékek | |
| Az állapotfüggvény értéke a lépések számától függetlenül változatlan marad. | Egy lépéses folyamat útvonalfüggvényének értéke eltér a többlépéses folyamatétól. |
| Példák | |
| Az állapotfüggvények közé tartozik az entrópia, entalpia, tömeg, térfogat, hőmérséklet stb. | A pályafunkciók közé tartozik a hő és a mechanikai munka. |
Összefoglaló – Állapotfüggvény vs útvonalfüggvény
Az állapotfüggvény és az útvonalfüggvény a termodinamikai kifejezések két formája, amelyek a termodinamikai rendszerek különböző tulajdonságait adják meg. Ezek a kifejezések különböznek egymástól; a legfontosabb különbség az állapotfüggvény és az útvonalfüggvény között az, hogy az állapotfüggvények nem függenek az útvon altól vagy folyamattól, míg az útvonalfüggvények az útvon altól vagy folyamattól függenek.
