状态函数是热力学中用来描述系统状态的物理量,它们是系统的单值函数,即系统的状态确定后,状态函数的数值也随之确定。状态函数在确定的条件下,其值不随时间变化。以下是一些常见的状态函数:
内能 (U):
系统内部所有粒子的动能和势能的总和。
焓 (H):
内能加上系统对外做功的能力,通常与系统的体积有关。
熵 (S):
系统混乱程度的度量,与系统的微观状态数有关。
吉布斯自由能 (G):
内能减去系统对外做功的能力,是系统在一定温度下能够执行工作的能量度量。
亥姆霍兹自由能 (A):
内能减去系统对外做功的能力再减去系统吸收的热量,是系统在一定温度和压力下能够执行工作的能量度量。
功 (W):
系统对外做的功,不是状态函数,因为功与路径有关。
热量 (Q):
系统吸收的热量,不是状态函数,因为热量与路径有关。
状态函数的微分是全微分,这意味着状态函数的变化只与系统的初态和终态有关,而与达到这一终态的具体过程无关