تفاوت کلیدی – تابع حالت در مقابل تابع مسیر
ترمودینامیک شاخه اصلی شیمی فیزیک است که نشان دهنده روابط ترموشیمیایی با اشکال مختلف انرژی و کار است. چهار قانون ترمودینامیکی برای توصیف رفتار یک سیستم ترمودینامیکی استفاده می شود. تابع حالت و تابع مسیر دو روش برای بیان خصوصیات مختلف ترمودینامیکی سیستم ها هستند. تفاوت اصلی بین تابع حالت و تابع مسیر این است که توابع حالت به مسیر یا فرآیند بستگی ندارند در حالی که توابع مسیر به مسیر یا فرآیند بستگی دارند. بنابراین تابع حالت و تابع مسیر مخالف یکدیگر هستند.
عملکرد حالت چیست
تابع حالت یک اصطلاح ترمودینامیکی است که برای نامگذاری خاصیتی استفاده می شود که مقدار آن به مسیر طی شده برای رسیدن به آن مقدار خاص بستگی ندارد. توابع حالت نیز به عنوان توابع نقطه ای شناخته می شوند. یک تابع حالت فقط به وضعیت فعلی سیستم ترمودینامیکی و حالت اولیه آن (مستقل از مسیر) بستگی دارد. تابع حالت یک سیستم ترمودینامیکی حالت تعادل آن سیستم را بدون توجه به نحوه رسیدن سیستم به آن حالت توصیف می کند.
نمونه‌هایی از توابع حالت
- توده
- انرژی – آنتالپی، انرژی درونی، انرژی آزاد گیبس و غیره.
- آنتروپی
- فشار
- دما
- جلد
- ترکیب شیمیایی
- ارتفاع
یک تابع حالت به سه چیز بستگی دارد: ویژگی، مقدار اولیه و مقدار نهایی. آنتالپی یک تابع حالت است. می‌توان آن را به‌عنوان یک عبارت ریاضی به‌صورت زیر ارائه کرد.
که در آن t1 حالت نهایی است، t0 حالت اولیه و h آنتالپی سیستم است.
تابع مسیر چیست؟
تابع مسیر یک اصطلاح ترمودینامیکی است که برای نامگذاری یک ویژگی استفاده می شود که مقدار آن به مسیر طی شده برای رسیدن به آن مقدار خاص بستگی دارد. به عبارت دیگر، یک تابع مسیر به مسیر طی شده برای رسیدن به حالت نهایی از حالت اولیه بستگی دارد. تابع مسیر یک تابع فرآیند نیز نامیده می شود.
یک تابع مسیر مقادیر متفاوتی را برای مسیرهای مختلف می دهد. از این رو توابع مسیر دارای مقادیر متغیر بسته به مسیر هستند. بنابراین، هنگام بیان تابع مسیر به صورت ریاضی، انتگرال ها و محدودیت های متعددی برای ادغام تابع مسیر مورد نیاز است.
نمونه‌هایی از توابع مسیر
- کار مکانیکی
- Heat
- طول قوس
انرژی داخلی با معادله زیر به دست می آید:
∆U=q + w
که در آن ∆U تغییر انرژی داخلی است، q گرما و w کار مکانیکی است. انرژی داخلی یک تابع حالت است، اما گرما و کار توابع مسیر هستند.
شباهت‌های بین عملکرد حالت و عملکرد مسیر چیست؟
- هر دو توابعی هستند که در ترمودینامیک توضیح داده شده اند.
- هر دو ویژگی سیستم های ترمودینامیکی هستند.
تفاوت بین عملکرد حالت و عملکرد مسیر چیست؟
عملکرد حالت در مقابل تابع مسیر |
|
| تابع حالت یک اصطلاح ترمودینامیکی است که برای نامگذاری یک ویژگی استفاده می شود که مقدار آن به مسیر طی شده برای رسیدن به آن مقدار خاص بستگی ندارد. | تابع مسیر یک اصطلاح ترمودینامیکی است که برای نامگذاری یک ویژگی استفاده می شود که مقدار آن به مسیر طی شده برای رسیدن به آن مقدار خاص بستگی دارد. |
| نام‌های دیگر | |
| توابع حالت را توابع نقطه نیز می نامند. | توابع مسیر همچنین توابع فرآیند نامیده می شوند. |
| فرآیند | |
| عملکردهای حالت به مسیر یا فرآیند بستگی ندارند. | توابع مسیر به مسیر یا فرآیند بستگی دارد. |
| ادغام | |
| تابع حالت را می توان با استفاده از مقادیر اولیه و نهایی ویژگی ترمودینامیکی سیستم یکپارچه کرد. | تابع Path برای ادغام ویژگی به چندین انتگرال و محدودیت های ادغام نیاز دارد. |
| ارزشها | |
| مقدار تابع state بدون توجه به تعداد مراحل ثابت می ماند. | مقدار تابع مسیر یک فرآیند تک مرحله ای با یک فرآیند چند مرحله ای متفاوت است. |
| مثال | |
| توابع حالت شامل آنتروپی، آنتالپی، جرم، حجم، دما و غیره است. | عملکردهای مسیر شامل کار حرارتی و مکانیکی است. |
خلاصه - تابع حالت در مقابل تابع مسیر
تابع حالت و تابع مسیر دو شکل از عبارت ترمودینامیکی هستند که ویژگی های متفاوتی را برای سیستم های ترمودینامیکی ارائه می دهند. این اصطلاحات با یکدیگر متفاوت هستند; تفاوت اصلی بین تابع حالت و تابع مسیر این است که توابع حالت به مسیر یا فرآیند بستگی ندارند در حالی که توابع مسیر به مسیر یا فرآیند بستگی دارند.
