Melhor resposta
Vamos considerar um pouco de ar ou qualquer outra coisa em dois estados. Inicialmente no estado 1 e finalmente no estado 2. Durante o processo do estado 1 ao 2, há uma certa quantidade de trabalho realizado. Agora, minha pergunta é: você pode me dizer qual é o trabalho realizado simplesmente considerando os estados inicial e final.?
Assim.
Tenho certeza de que você não pode responder pelo trabalho realizado. Porque você não conhece o caminho seguido durante o processo.
Agora, considere isso.
Assim, você pode ter qualquer número de caminhos entre os estados um e dois. Cada caminho terá uma quantidade diferente de trabalho realizado.
É porque o trabalho é uma função de caminho. Função de caminho significa uma quantidade que depende apenas do caminho, mas não dos estados iniciais e finais. Ex. Trabalho, calor, etc.
Uma função de ponto é uma quantidade que depende apenas dos estados inicial e final. Ex. Energia interna, volume, pressão, etc.
Se você conhece os estados finais. Você pode encontrar a mudança durante um processo.
Como você pediu, o trabalho realizado não é o produto da pressão e da mudança no volume inicial e final. Na verdade, é pdv integral ou no seu caso é Fds integral. Isso significa que a área sob a curva p-v ou F-s realmente representa o trabalho realizado. Como a área depende do caminho. O trabalho realizado também deve depender do caminho. Portanto, é uma função de caminho.
Agora, considere isso.
Portanto, para os mesmos estados inicial e final, ele possui áreas diferentes dependendo do caminho. Portanto, o trabalho realizado sempre depende de um caminho e é uma função de caminho.
Resposta
O calor não é uma função de estado porque não é uma propriedade intrínseca de um sistema.
Pense em todas as propriedades que são funções de estado – pressão, volume, energia interna, temperatura, entropia etc. Todas essas são propriedades intrínsecas daquela substância em particular. Por exemplo, pressão é a força média com a qual os átomos / as moléculas atingem a parede do vaso. Volume é o espaço ocupado pelos átomos / moléculas. Todos esses são muito específicos para aquela substância em particular.
Agora, calor e trabalho são dois modos de energia em trânsito. Isso significa que é isso que usamos para descrever quando há um fluxo de energia. Calor e trabalho não se importam com o material. Quando as transferências de calor e trabalho ocorrem através de uma fronteira, é irrelevante que substância existe do outro lado da fronteira.
Calor e trabalho são definidos apenas quando há uma mudança no sistema, como a energia flui através da fronteira de um sistema. Assim que o calor ou o trabalho cruzam a fronteira e entram no sistema, eles se manifestam como energia interna, que é uma propriedade do sistema. Depois que a mudança no sistema cessou, calor e trabalho não significam mais nada, nós só precisamos de energia interna para saber o estado.
Sendo funções de caminho, calor e trabalho são definidos pelo caminho que o sistema toma ponto 1 ao ponto 2. Dependendo de como levamos o sistema do estado 1 ao estado 2, a interação entre calor e trabalho mudaria, mas sua diferença seria a mesma, pois sua diferença representa a energia interna.
Da primeira lei, \ delta Q = dU + \ delta W
dU = \ delta Q – \ delta W
Mesmo que \ delta Q e \ delta W dependam do caminho , sua diferença seria a mesma, ou seja, dU que é uma função de ponto.
Para ir do ponto 1 ao ponto 2, podemos fazer isso de muitas maneiras, e para cada uma, correspondentemente \ delta Q e \ delta W seria diferente.
(Imagem cortesia – Google)
Para cada caminho, Q e W seriam diferentes, enquanto P\_1, P\_2, V\_1 e V\_2 seriam sempre os mesmos.