2)状态函数
当系统的各个性质都有确定值时,系统的状态就确定了;反之,当系统的状态确定后,系统的各个性质也就有了确定值。当系统的某个性质发生改变时,系统的状态也要发生变化。随系统状态的改变而改变的宏观变量视为独立变量的函数,把与状态有对应关系的描述体系状态的宏观性质,称为状态函数。状态函数的共同特征如下。
(1)体系的状态一定时,状态函数都有确定值,即状态函数是系统状态的单值函数。
(2)系统的状态改变时,状态函数的改变量只与它在始态时和终态时的量值有关,而与系统所经历的途径无关。
(3)当体系从某一状态出发,经历一系列变化,又重新回到原来的状态,这种变化过程称为循环过程。显然,系统经历一个循环之后,系统所有状态函数都应恢复到原来数值,即状态函数的变化值等于零。
(4)任何状态函数都是其他函数的函数。换句话说,在同一状态下,状态函数的任意组合或运算仍为体系的状态函数。
(5)在数学上,状态函数具有全微分的特性。状态函数的微小变化是全微分,即偏微分的和。例如,封闭系统中,一定物质的量的气体的体积是温度、压力的函数,则体积的全微分为
状态函数按照它们与体系中物质数量的关系,其性质可分为以下两类。
(1)强度性质。其数值与系统物质的数量无关的性质称为强度性质,它表现体系“质”的特征。例如温度、压力、密度、物质的量浓度等。它们不具有加和性。
(2)容量性质(广延性质)。其数值与系统物质的数量有关的性质称为容量性质,它表现体系“量”的特征。例如质量、体积、物质的量、内能等。它们具有加和性。两个容量性质的比值则为强度性质。
5.过程和途径
系统的状态发生变化的经过称为热力学过程,变化的具体步骤称为途径。根据过程进行的条件不同,可将过程分为以下几种。
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