Anahtar Farkı – Durum Fonksiyonu ve Yol Fonksiyonu
Termodinamik, farklı enerji ve iş biçimleriyle termokimyasal ilişkileri gösteren fiziksel kimyanın önemli bir dalıdır. Bir termodinamik sistemin davranışını tanımlamada kullanılan dört termodinamik yasa vardır. Durum fonksiyonu ve yol fonksiyonu, sistemlerin farklı termodinamik özelliklerini ifade etmenin iki yoludur. Durum işlevi ve yol işlevi arasındaki temel fark, durum işlevlerinin yola veya sürece bağlı olmaması, yol işlevlerinin ise yola veya sürece bağlı olmasıdır. Bu nedenle durum işlevi ve yol işlevi birbirinin tersidir.
Durum İşlevi Nedir
Durum işlevi, değeri belirli bir değere ulaşmak için izlenen yola bağlı olmayan bir özelliği adlandırmak için kullanılan termodinamik bir terimdir. Durum işlevleri, nokta işlevleri olarak da bilinir. Bir durum fonksiyonu sadece termodinamik sistemin mevcut durumuna ve başlangıç durumuna bağlıdır (yoldan bağımsız). Bir termodinamik sistemin durum fonksiyonu, sistemin bu duruma nasıl ulaştığından bağımsız olarak o sistemin denge durumunu tanımlar.
Devlet Fonksiyonlarına Örnekler
- Kütle
- Enerji – entalpi, iç enerji, Gibbs serbest enerjisi, vb.
- Entropi
- Basınç
- Sıcaklık
- Hacim
- Kimyasal bileşim
- Rakım
Bir durum işlevi üç şeye bağlıdır: özellik, başlangıç değeri ve son değer. Entalpi bir durum fonksiyonudur. Aşağıda verildiği gibi matematiksel bir ifade olarak verilebilir.
Burada, t1 son durum, t0 başlangıç durumu ve h sistemin entalpisidir.
Yol İşlevi nedir?
Yol işlevi, değeri belirli bir değere ulaşmak için alınan yola bağlı olan bir özelliği adlandırmak için kullanılan termodinamik bir terimdir. Başka bir deyişle, bir yol işlevi, bir başlangıç durumundan bir son duruma ulaşmak için alınan yola bağlıdır. Yol işlevine süreç işlevi de denir.
Bir yol işlevi, farklı yollar için farklı değerler verir. Bu nedenle yol fonksiyonları, rotaya bağlı olarak değişken değerlere sahiptir. Bu nedenle yol fonksiyonunu matematiksel olarak ifade ederken, yol fonksiyonunu entegre etmek için birden fazla integral ve limit gerekir.
Yol İşlevlerine Örnekler
- Mekanik iş
- Isı
- Yay uzunluğu
İç enerji aşağıdaki denklemle verilir:
∆U=q + w
Burada ∆U iç enerjideki değişim, q ısı ve w mekanik iştir. İç enerji bir durum fonksiyonudur, ancak ısı ve iş yol fonksiyonlarıdır.
Durum İşlevi ile Yol İşlevi Arasındaki Benzerlikler Nelerdir?
- Her ikisi de termodinamikte tanımlanan fonksiyonlardır.
- Her ikisi de termodinamik sistemlerin özellikleridir.
Durum İşlevi ile Yol İşlevi Arasındaki Fark Nedir?
Durum İşlevi ve Yol İşlevi |
|
| Durum işlevi, değeri belirli bir değere ulaşmak için izlenen yola bağlı olmayan bir özelliği adlandırmak için kullanılan termodinamik bir terimdir. | Yol işlevi, değeri belirli bir değere ulaşmak için alınan yola bağlı olan bir özelliği adlandırmak için kullanılan termodinamik bir terimdir. |
| Diğer İsimler | |
| Durum işlevlerine nokta işlevleri de denir. | Yol işlevlerine süreç işlevleri de denir. |
| Süreç | |
| Durum işlevleri yola veya sürece bağlı değildir. | Yol işlevleri yola veya işleme bağlıdır. |
| Entegrasyon | |
| Durum fonksiyonu, sistemin termodinamik özelliğinin başlangıç ve son değerleri kullanılarak entegre edilebilir. | Yol işlevi, özelliği entegre etmek için birden çok integral ve entegrasyon sınırı gerektirir. |
| Değerler | |
| Durum fonksiyonunun değeri, adım sayısından bağımsız olarak aynı kalır. | Tek adımlı bir sürecin yol fonksiyonunun değeri, çok adımlı bir süreçten farklıdır. |
| Örnekler | |
| Durum işlevleri arasında entropi, entalpi, kütle, hacim, sıcaklık vb. bulunur. | Yol işlevleri, ısı ve mekanik çalışmayı içerir. |
Özet – Durum İşlevi ve Yol İşlevi
Durum işlevi ve yol işlevi, termodinamik sistemlerin farklı özelliklerini veren iki termodinamik ifade biçimidir. Bu terimler birbirinden farklıdır; durum işlevi ve yol işlevi arasındaki temel fark, durum işlevlerinin yola veya sürece bağlı olmaması, yol işlevlerinin yola veya sürece bağlı olmasıdır.
