ความแตกต่างที่สำคัญ – ฟังก์ชันสถานะเทียบกับฟังก์ชันเส้นทาง
อุณหพลศาสตร์เป็นสาขาสำคัญของเคมีกายภาพซึ่งบ่งบอกถึงความสัมพันธ์ทางอุณหพลศาสตร์กับพลังงานและการทำงานในรูปแบบต่างๆ มีสี่กฎทางอุณหพลศาสตร์ที่ใช้ในการอธิบายพฤติกรรมของระบบอุณหพลศาสตร์ ฟังก์ชันสถานะและฟังก์ชันเส้นทางเป็นสองวิธีในการแสดงคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ที่แตกต่างกันของระบบ ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างฟังก์ชันสถานะและฟังก์ชันเส้นทางคือฟังก์ชันสถานะไม่ขึ้นอยู่กับเส้นทางหรือกระบวนการในขณะที่ฟังก์ชันเส้นทางขึ้นอยู่กับเส้นทางหรือกระบวนการ ดังนั้นฟังก์ชันสถานะและฟังก์ชันเส้นทางจึงอยู่ตรงข้ามกัน
ฟังก์ชั่นสถานะคืออะไร
State function เป็นคำศัพท์ทางอุณหพลศาสตร์ที่ใช้เพื่อตั้งชื่อคุณสมบัติที่มีค่าไม่ขึ้นอยู่กับเส้นทางที่ไปถึงค่าเฉพาะนั้น ฟังก์ชันสถานะเรียกอีกอย่างว่าฟังก์ชันจุด ฟังก์ชันสถานะขึ้นอยู่กับสถานะปัจจุบันของระบบเทอร์โมไดนามิกและสถานะเริ่มต้นเท่านั้น (ไม่ขึ้นกับเส้นทาง) ฟังก์ชั่นสถานะของระบบเทอร์โมไดนามิกอธิบายสภาวะสมดุลของระบบนั้นโดยไม่คำนึงถึงวิธีที่ระบบมาถึงสถานะนั้น
ตัวอย่างฟังก์ชันสถานะ
- มวล
- พลังงาน – เอนทาลปี พลังงานภายใน พลังงานกิ๊บส์ฟรี ฯลฯ
- เอนโทรปี
- ความดัน
- อุณหภูมิ
- ปริมาณ
- องค์ประกอบทางเคมี
- ระดับความสูง
ฟังก์ชันสถานะขึ้นอยู่กับสามสิ่ง: คุณสมบัติ ค่าเริ่มต้น และมูลค่าสุดท้าย เอนทาลปีเป็นฟังก์ชันของรัฐ สามารถกำหนดเป็นนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ตามที่ระบุด้านล่าง
ซึ่ง t1 คือสถานะสุดท้าย t0 คือสถานะเริ่มต้นและ h คือเอนทาลปีของระบบ
ฟังก์ชันเส้นทางคืออะไร
Path function เป็นคำศัพท์ทางอุณหพลศาสตร์ที่ใช้เพื่อตั้งชื่อคุณสมบัติที่มีค่าขึ้นอยู่กับเส้นทางที่ไปถึงค่าเฉพาะนั้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง ฟังก์ชันพาธขึ้นอยู่กับพาธที่ไปถึงสถานะสุดท้ายจากสถานะเริ่มต้น ฟังก์ชันพาธเรียกอีกอย่างว่าฟังก์ชันกระบวนการ
ฟังก์ชันเส้นทางให้ค่าที่แตกต่างกันสำหรับเส้นทางที่ต่างกัน ดังนั้นฟังก์ชันเส้นทางจึงมีค่าตัวแปรขึ้นอยู่กับเส้นทาง ดังนั้น เมื่อแสดงฟังก์ชันพาธทางคณิตศาสตร์ จำเป็นต้องมีอินทิกรัลและลิมิตหลายตัวเพื่อรวมฟังก์ชันพาธ
ตัวอย่างฟังก์ชันพาธ
- งานเครื่องกล
- ความร้อน
- ความยาวส่วนโค้ง
พลังงานภายในถูกกำหนดโดยสมการต่อไปนี้:
∆U=q + w
โดยที่ ∆U คือการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายใน q คือความร้อน และ w คืองานทางกล พลังงานภายในเป็นฟังก์ชันของรัฐ แต่ความร้อนและการทำงานเป็นฟังก์ชันของเส้นทาง
ความคล้ายคลึงกันระหว่างฟังก์ชันสถานะและฟังก์ชันเส้นทางคืออะไร
- ทั้งสองเป็นฟังก์ชันที่อธิบายไว้ในเทอร์โมไดนามิกส์
- ทั้งสองเป็นคุณสมบัติของระบบเทอร์โมไดนามิก
ความแตกต่างระหว่างฟังก์ชันสถานะและฟังก์ชันเส้นทางคืออะไร
ฟังก์ชันสถานะเทียบกับฟังก์ชันเส้นทาง |
|
| ฟังก์ชันสถานะเป็นคำศัพท์ทางอุณหพลศาสตร์ที่ใช้เพื่อตั้งชื่อคุณสมบัติที่มีค่าไม่ขึ้นอยู่กับเส้นทางที่นำไปสู่ค่าเฉพาะนั้น | Path function เป็นศัพท์ทางอุณหพลศาสตร์ที่ใช้เพื่อตั้งชื่อคุณสมบัติที่มีค่าขึ้นอยู่กับเส้นทางที่นำไปสู่ค่าเฉพาะนั้น |
| ชื่ออื่น | |
| ฟังก์ชั่นสถานะเรียกอีกอย่างว่าฟังก์ชั่นจุด | ฟังก์ชันเส้นทางเรียกอีกอย่างว่าฟังก์ชันกระบวนการ |
| Process | |
| ฟังก์ชันสถานะไม่ขึ้นกับเส้นทางหรือกระบวนการ | ฟังก์ชันเส้นทางขึ้นอยู่กับเส้นทางหรือกระบวนการ |
| บูรณาการ | |
| ฟังก์ชันสถานะสามารถรวมเข้าด้วยกันโดยใช้ค่าเริ่มต้นและค่าสุดท้ายของคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ของระบบ | ฟังก์ชันเส้นทางต้องการอินทิกรัลหลายตัวและขีดจำกัดของการผสานรวมเพื่อรวมคุณสมบัติ |
| ค่า | |
| ค่าของฟังก์ชันสถานะยังคงเหมือนเดิมโดยไม่คำนึงถึงจำนวนขั้นตอน | ค่าของฟังก์ชันพาธของกระบวนการขั้นตอนเดียวแตกต่างจากกระบวนการหลายขั้นตอน |
| ตัวอย่าง | |
| ฟังก์ชันสถานะ ได้แก่ เอนโทรปี เอนทาลปี มวล ปริมาตร อุณหภูมิ ฯลฯ | ฟังก์ชันเส้นทางรวมถึงงานด้านความร้อนและกลไก |
สรุป – ฟังก์ชันสถานะเทียบกับฟังก์ชันพาธ
ฟังก์ชันสถานะและฟังก์ชันเส้นทางเป็นสองรูปแบบของนิพจน์ทางเทอร์โมไดนามิกที่ให้คุณสมบัติที่แตกต่างกันของระบบอุณหพลศาสตร์ ข้อกำหนดเหล่านี้แตกต่างกัน ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างฟังก์ชันสถานะและฟังก์ชันเส้นทางคือฟังก์ชันสถานะไม่ขึ้นอยู่กับเส้นทางหรือกระบวนการในขณะที่ฟังก์ชันเส้นทางขึ้นอยู่กับเส้นทางหรือกระบวนการ