상태함수와 경로함수

상태함수와 경로함수

 

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▶ 참고: 제5장 열화학. 목차

[ https://ywpop.tistory.com/15205 ]

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[1] 상태 함수 (state function)

▶ 계의 처음과 나중 상태에만 의존하는 함수

▶ 처음 상태에서 나중 상태로 가는(변하는) 경로에 무관(無關)한 함수

예) 내부 에너지(E), 엔탈피(H), 엔트로피(S), 자유 에너지(G)

 

 

 

[2] 경로 함수 (path function)

▶ 처음 상태에서 나중 상태로 가는(변하는) 경로에 유관(有關)한 함수

예) 열(q), 일(w)

 

 

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예를 들어 설명하면, 완전 충전된 건전지가

(a) 난방기(heater)를 작동시켜 완전 방전될 때,

(b) 선풍기(cooler)를 작동시켜 완전 방전될 때,

ΔE는 동일.

 

 

But,

q, w는 다르다.

 

 

(a) ΔE = q

---> 난방기의 에너지는 오로지 열(q)로 전부 소비된다.

 

(b) ΔE = q + w

---> 선풍기의 에너지는 모터를 작동(w)시키는데 대부분 소비되지만,

일부는 모터에서 발생하는 열(q)로도 소비된다.

 

 

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dU = δq + δw 식에서 d 기호와 δ 기호?

언제(어떨 때) d를 쓰고, 언제(어떨 때) δ를 쓸까?

 

 

▶ ΔU = q + w

▶ dU = δq + δw

> U는 상태함수, q, w는 경로함수.

 

 

상태함수와 경로함수는 등산에 비유해서 설명하기도 한다.

( “state function path function” 키워드로 구글에서 이미지 검색 )

 

 

산 아래에서 산 정상까지 올라가는 길은 여러 갈래 길이 있다.

1) 가파르지만 거의 직선 길이라 짧은 거리도 있고,

2) 완만하지만 굽이굽이 길이라 긴 거리도 있다.

 

 

1), 2) 방법은 각각 걸은 거리와 시간은 차이가 나지만,

출발지의 고도(처음 상태)와 종착지의 고도(최종 상태)가 같기 때문에,

높이 차이만 고려하면 동일하다.

 

 

여기서,

출발지의 고도와 종착지의 고도 차이는 d로,

걸어서 올라간 거리와 시간 차이는 δ로 나타낸다고 생각하면 된다.

 

 

 

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/3376 ] 헤스의 법칙

 

 

 

[키워드] 상태함수 기준문서, 경로함수 기준문서, 상태함수 사전, 경로함수 사전, 모든 열역학 함수는 상태 함수 기준