الفرق الرئيسي - وظيفة الحالة مقابل وظيفة المسار
الديناميكا الحرارية هي فرع رئيسي من فروع الكيمياء الفيزيائية التي تشير إلى العلاقات الحرارية الكيميائية مع أشكال مختلفة من الطاقة والعمل. هناك أربعة قوانين للديناميكا الحرارية تُستخدم في وصف سلوك النظام الديناميكي الحراري. تعد وظيفة الحالة ووظيفة المسار طريقتين للتعبير عن الخصائص الديناميكية الحرارية المختلفة للأنظمة. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين وظيفة الحالة ووظيفة المسار في أن وظائف الحالة لا تعتمد على المسار أو العملية بينما تعتمد وظائف المسار على المسار أو العملية. لذلك فإن وظيفة الحالة ووظيفة المسار هي عكس بعضهما البعض.
ما هي وظيفة الدولة
دالة الحالة هي مصطلح ديناميكي حراري يستخدم لتسمية خاصية لا تعتمد قيمتها على المسار المتبع للوصول إلى تلك القيمة المحددة. تُعرف وظائف الدولة أيضًا باسم وظائف النقطة. تعتمد وظيفة الحالة فقط على الحالة الحالية للنظام الديناميكي الحراري وحالته الأولية (مستقلة عن المسار). تصف وظيفة الحالة للنظام الديناميكي الحراري حالة التوازن لهذا النظام بغض النظر عن كيفية وصول النظام إلى تلك الحالة.
أمثلة على وظائف الدولة
- كتلة
- الطاقة - المحتوى الحراري ، الطاقة الداخلية ، طاقة جيبس الحرة ، إلخ.
- إنتروبيا
- الضغط
- درجة الحرارة
- حجم
- التركيب الكيميائي
- ارتفاع
تعتمد وظيفة الحالة على ثلاثة أشياء: الخاصية والقيمة الأولية والقيمة النهائية. المحتوى الحراري هو وظيفة حالة. يمكن إعطاؤه كتعبير رياضي كما هو موضح أدناه.
حيث ، t1هي الحالة النهائية ، t0هي الحالة الأولية و h هي المحتوى الحراري للنظام.
ما هي وظيفة المسار؟
وظيفة المسار هي مصطلح ديناميكي حراري يستخدم لتسمية خاصية تعتمد قيمتها على المسار المتخذ للوصول إلى تلك القيمة المحددة. بمعنى آخر ، تعتمد وظيفة المسار على المسار المتخذ للوصول إلى الحالة النهائية من الحالة الأولية. تسمى وظيفة المسار أيضًا وظيفة العملية.
تعطي وظيفة المسار قيمًا مختلفة لمسارات مختلفة. ومن ثم فإن وظائف المسار لها قيم متغيرة حسب المسار. لذلك ، عند التعبير عن دالة المسار رياضيًا ، يلزم وجود تكاملات وحدود متعددة لدمج وظيفة المسار.
أمثلة على وظائف المسار
- عمل ميكانيكي
- الحرارة
- طول القوس
تعطى الطاقة الداخلية بالمعادلة التالية:
∆U=q + w
حيث ∆U هي التغيير في الطاقة الداخلية ، q هي الحرارة و w العمل الميكانيكي. الطاقة الداخلية هي إحدى وظائف الحالة ، لكن الحرارة والعمل من وظائف المسار.
ما هي أوجه التشابه بين وظيفة الدولة ووظيفة المسار؟
- كلا الوظيفتين موصوفتان في الديناميكا الحرارية.
- كلاهما خواص للأنظمة الديناميكية الحرارية.
ما هو الفرق بين وظيفة الدولة ودالة المسار؟
وظيفة الحالة مقابل وظيفة المسار |
|
| دالة الحالة هي مصطلح ديناميكي حراري يستخدم لتسمية خاصية لا تعتمد قيمتها على المسار المتبع للوصول إلى تلك القيمة المحددة. | وظيفة المسار هي مصطلح ديناميكي حراري يستخدم لتسمية خاصية تعتمد قيمتها على المسار المتخذ للوصول إلى تلك القيمة المحددة. |
| أسماء أخرى | |
| تسمى وظائف الحالة أيضًا وظائف النقطة. | تسمى وظائف المسار أيضًا وظائف العملية. |
| العملية | |
| لا تعتمد دوال الحالة على المسار أو العملية. | وظائف المسار تعتمد على المسار أو العملية. |
| التكامل | |
| يمكن دمج وظيفة الحالة باستخدام القيم الأولية والنهائية للخاصية الديناميكية الحرارية للنظام. | تتطلب وظيفة المسار تكاملات متعددة وحدود تكامل لتكامل الخاصية. |
| القيم | |
| تظل قيمة دالة الحالة كما هي بغض النظر عن عدد الخطوات. | تختلف قيمة وظيفة المسار لعملية خطوة واحدة عن عملية متعددة الخطوات. |
| أمثلة | |
| تتضمن وظائف الحالة الإنتروبيا ، المحتوى الحراري ، الكتلة ، الحجم ، درجة الحرارة ، إلخ. | تشمل وظائف المسار العمل الحراري والميكانيكي. |
ملخص - وظيفة الحالة مقابل وظيفة المسار
تعد وظيفة الحالة ووظيفة المسار شكلين من التعبيرات الديناميكية الحرارية التي تعطي خصائص مختلفة للأنظمة الديناميكية الحرارية. تختلف هذه الشروط عن بعضها البعض ؛ يتمثل الاختلاف الرئيسي بين وظيفة الحالة ووظيفة المسار في أن وظائف الحالة لا تعتمد على المسار أو العملية بينما تعتمد وظائف المسار على المسار أو العملية.
