Najlepsza odpowiedź
Rozważmy trochę powietrza lub coś innego w dwóch stanach. Początkowo w stanie 1, a na końcu w stanie 2. Podczas proces od stanu 1 do 2, wykonano pewną ilość pracy. Teraz moje pytanie brzmi: czy możesz mi powiedzieć, jaka jest praca, po prostu biorąc pod uwagę stan początkowy i końcowy.?
W ten sposób.
Jestem pewien, że nie możesz udzielić odpowiedzi za wykonaną pracę. Ponieważ nie znasz ścieżki przestrzegane podczas procesu.
Rozważmy teraz to.
W ten sposób możesz mieć dowolną liczbę ścieżek między stanami pierwszym i drugim. Każda ścieżka będzie wymagała wykonania innej pracy.
Dzieje się tak, ponieważ praca jest funkcją ścieżki. Funkcja ścieżki oznacza wielkość, która zależy tylko od ścieżki, ale nie od stanów początkowych i końcowych. Dawny. Praca, ciepło itp.
Funkcja punktowa to wielkość, która zależy tylko od stanu początkowego i końcowego. Dawny. Energia wewnętrzna, objętość, ciśnienie itp.
Jeśli znasz stany końcowe. Możesz znaleźć ich zmianę w trakcie procesu.
Jak prosiłeś, wykonana praca nie jest iloczynem ciśnienia i zmiany początkowej i końcowej objętości. W rzeczywistości jest to integralna pdv lub w twoim przypadku jest to integralna Fds. Oznacza to, że obszar pod krzywą p-v lub F-s faktycznie reprezentuje wykonaną pracę. Ponieważ obszar zależy od ścieżki. Wykonana praca musi również zależeć od ścieżki. Jest to więc funkcja ścieżki.
Teraz rozważ to.
Zatem dla tych samych stanów początkowych i końcowych ma różne obszary w zależności od ścieżki. Zatem praca wykonana zawsze zależy od ścieżki i jest to funkcja ścieżki.
Odpowiedź
Ciepło nie jest funkcją stanu, ponieważ nie jest wewnętrzną właściwością systemu.
Pomyśl o wszystkich właściwościach, które są funkcjami stanu – ciśnienie, objętość, energia wewnętrzna, temperatura, entropia itp. To wszystko są nieodłączne właściwości tej konkretnej substancji. Na przykład ciśnienie jest średnią siłą, z jaką atomy / cząsteczki uderzają w ścianę naczynia. Objętość to przestrzeń zajmowana przez atomy / cząsteczki. Wszystko to jest bardzo specyficzne dla tej konkretnej substancji.
Teraz ciepło i praca to dwa tryby energii w tranzycie. Oznacza to, że właśnie tego używamy do opisania przepływu energii. Ciepło i praca nie obchodzą, jaki jest materiał. Kiedy przenoszenie ciepła i pracy odbywa się przez granicę, nie ma znaczenia, jaka substancja znajduje się po drugiej stronie granicy.
Ciepło i praca są definiowane tylko wtedy, gdy następuje zmiana w systemie, jako energia przepływa przez granice systemu. Gdy ciepło lub praca przekroczy granicę i wejdzie do systemu, manifestują się jako energia wewnętrzna , która jest własnością systemu. Po ustaniu zmiany w systemie ciepło i praca już nic nie znaczą, potrzebujemy tylko energii wewnętrznej, aby poznać stan.
Będąc funkcjami ścieżki, ciepło i praca są definiowane przez ścieżkę, którą podąża system punkt 1 do punktu 2. W zależności od tego, jak przeniesiemy system ze stanu 1 do stanu 2, oddziaływanie ciepła i pracy ulegnie zmianie, ale ich różnica będzie taka sama, ponieważ ich różnica reprezentuje energię wewnętrzną.
Z pierwszego prawa, \ delta Q = dU + \ delta W
dU = \ delta Q – \ delta W
Mimo że \ delta Q i \ delta W zależą od ścieżki , ich różnica byłaby taka sama, tj. dU, które jest funkcją punktową.
Aby przejść od punktu 1 do punktu 2, można to zrobić na wiele sposobów, a dla każdego odpowiednio \ delta Q i \ delta W byłoby inne.
(Zdjęcie dzięki uprzejmości – Google)
Dla każdej ścieżki Q i W będą różne, podczas gdy P\_1, P\_2, V\_1 i V\_2 będą zawsze takie same.