Avainero – tilafunktio vs polkutoiminto
Termodynamiikka on fysikaalisen kemian päähaara, joka osoittaa termokemialliset suhteet eri energiamuotoihin ja työhön. Termodynaamisen järjestelmän käyttäytymistä kuvattaessa käytetään neljää termodynaamista lakia. Tilafunktio ja polkufunktio ovat kaksi tapaa ilmaista järjestelmien erilaisia termodynaamisia ominaisuuksia. Tärkein ero tilafunktion ja polkufunktion välillä on, että tilafunktiot eivät riipu polusta tai prosessista, kun taas polkutoiminnot riippuvat polusta tai prosessista. Siksi tilafunktio ja polkufunktio ovat vastakkaisia toisiaan.
Mikä on tilatoiminto
Tilafunktio on termodynaaminen termi, jota käytetään nimeämään ominaisuutta, jonka arvo ei riipu polusta, jolla tämä tietty arvo saavutetaan. Tilafunktiot tunnetaan myös pistefunktioina. Tilafunktio riippuu vain termodynaamisen järjestelmän nykyisestä tilasta ja sen alkutilasta (polusta riippumaton). Termodynaamisen järjestelmän tilafunktio kuvaa järjestelmän tasapainotilaa riippumatta siitä, miten järjestelmä on päätynyt tähän tilaan.
Esimerkkejä tilafunktioista
- Messu
- Energia – entalpia, sisäinen energia, Gibbsin vapaa energia jne.
- Entropia
- Paine
- Lämpötila
- äänenvoimakkuus
- Kemiallinen koostumus
- Korkeus
Tilafunktio riippuu kolmesta asiasta: ominaisuudesta, alkuarvosta ja loppuarvosta. Entalpia on tilafunktio. Se voidaan antaa matemaattisena lausekkeena alla esitetyllä tavalla.
Jossa t1 on lopputila, t0 on järjestelmän alkutila ja h on järjestelmän entalpia.
Mikä on polkufunktio?
Path-funktio on termodynaaminen termi, jota käytetään nimeämään ominaisuutta, jonka arvo riippuu polusta, joka kulkee kyseisen arvon saavuttamiseksi. Toisin sanoen polkufunktio riippuu polusta, joka on kuljetettu päästäkseen lopulliseen tilaan alkutilasta. Polkufunktiota kutsutaan myös prosessifunktioksi.
Polkufunktio antaa eri arvot eri poluille. Näin ollen polkufunktioilla on vaihtelevia arvoja reitistä riippuen. Siksi polkufunktiota ilmaistaessa matemaattisesti tarvitaan useita integraaleja ja rajoja polkufunktion integroimiseksi.
Esimerkkejä polkufunktioista
- Mekaaniset työt
- Lämpö
- Kaaren pituus
Sisäinen energia saadaan seuraavalla yhtälöllä:
∆U=q + w
Jossa ∆U on sisäisen energian muutos, q on lämpö ja w on mekaaninen työ. Sisäinen energia on tilafunktio, mutta lämpö ja työ ovat polkufunktioita.
Mitä yhtäläisyyksiä tilafunktion ja polkufunktion välillä on?
- Molemmat ovat termodynamiikassa kuvattuja funktioita.
- Molemmat ovat termodynaamisten järjestelmien ominaisuuksia.
Mitä eroa tilafunktiolla ja polkufunktiolla on?
Tilafunktio vs polkufunktio |
|
| Tilafunktio on termodynaaminen termi, jota käytetään nimeämään ominaisuus, jonka arvo ei riipu polusta, jolla tämä tietty arvo saavutetaan. | Path-funktio on termodynaaminen termi, jota käytetään nimeämään ominaisuutta, jonka arvo riippuu polusta, jolla tämä tietty arvo saavutetaan. |
| Muut nimet | |
| Tilafunktioita kutsutaan myös pistefunktioiksi. | Polkufunktioita kutsutaan myös prosessifunktioiksi. |
| Prosessi | |
| Tilafunktiot eivät riipu polusta tai prosessista. | Polkufunktiot riippuvat polusta tai prosessista. |
| Integrointi | |
| Tilafunktio voidaan integroida käyttämällä järjestelmän termodynaamisen ominaisuuden alku- ja loppuarvoja. | Path-funktio vaatii useita integraaleja ja integrointirajoja ominaisuuden integroimiseksi. |
| Arvot | |
| Tilafunktion arvo pysyy samana vaiheiden lukumäärästä riippumatta. | Yksivaiheisen prosessin polkufunktion arvo on eri kuin monivaiheisen prosessin. |
| Esimerkkejä | |
| Tilafunktioita ovat entropia, entalpia, massa, tilavuus, lämpötila jne. | Path-toimintoihin kuuluu lämpö- ja mekaaninen työ. |
Yhteenveto – tilafunktio vs. polkufunktio
Tilafunktio ja polkufunktio ovat kaksi termodynaamisten lausekkeiden muotoa, jotka antavat termodynaamisille järjestelmille erilaisia ominaisuuksia. Nämä termit eroavat toisistaan; avainero tilafunktion ja polkufunktion välillä on, että tilafunktiot eivät riipu polusta tai prosessista, kun taas polkutoiminnot riippuvat polusta tai prosessista.
