热力学中的状态函数与路径函数

系统的状态由一些可测量的量来确定，如体积、温度、密度、压力等。这些可以识别函数状态的量被称为属性。状态函数和路径函数都是用于命名这些属性的热力学术语。

热力学中的状态函数

一种热力学性质，只取决于初始状态和最终状态，而不取决于达到最终状态或值的路径，被称为状态函数或点函数。

依赖于状态的属性包括压力、温度、物质的量等。例如，密度是一个状态函数，它不依赖于物质是如何获得的。类似地，热力学性质，如内能 (U)、焓 (H)、熵 (S) 等，都是状态函数。它们的值的变化取决于它们的初始状态和最终状态。

状态函数取决于特定时间的各种参数的值，它不依赖于这些值是如何获得的，也不依赖于所采用的路径。

让我们举一个简单的例子来理解状态函数；

一个人站在建筑物的一楼。他的势能是 mgh，其中 m 是人的质量，g 是重力，h1 是第一层楼面离地面的高度。现在他乘电梯到达顶楼，那么他的势能就变成 mgh2，其中 m（质量）和重力（g）相同，只有高度发生变化。现在，如果他采取不同的路线到达顶楼，比如楼梯，那么势能仍然是 mgh2，因为在这种情况下他达到了相同的高度。因此，势能取决于初始高度和最终高度，而与到达顶楼所遵循的路径无关。所以，势能是一个状态函数，而不是一个路径函数。

热力学中的路径函数

一种热力学性质，取决于初始状态和最终状态之间的路径，被称为路径函数。 路径函数取决于两个（初始和最终）状态之间采取或覆盖的路径。 例如，功和热。 如果选择不同的路径从一个点到达另一个点，所做的功将是不同的，但是无论如何你都会到达每个案例中的同一点。 所以，功不是状态函数，因为我们不能说一个系统在特定状态下会有一个特定的功。

让我们举一个简单的例子来理解路径函数；

路径函数是一种热力学性质，其值取决于达到该值所遵循的路径。 例如，一个人携带 10 公斤的重量从 A 点到 B 点，行进 2 公里，他所做的功是 W。在第二个案例中，他将相同的重量从 A 点带到 B 点，但这次他行进了 3 公里，所以在这种情况下，他所做的功会更多，但是他还是把重量带到了同一个目的地。 因此，我们可以看到他所做的功取决于所遵循的路径，因此，功是一个路径函数。 路径函数基于路线具有可变的值。

状态函数和路径函数之间的区别