基礎與物理化學是什麼
路徑函數
再想想爬山。你最終的海拔不在乎你走了哪條小徑,但你實際走過的路程——以及你累成什麼樣——則完全取決於路線。路徑函數就是第二類那種量:它的值不只取決於你從哪裡出發、到哪裡結束,還取決於其間所走的那條具體路徑。
在熱力學裡,兩大路徑函數是熱和功。氣體裡同一個變化——比如同樣的溫度升高——既可以靠加入很多熱、做很少功來達到,也可以靠做很多功、加入很少熱來達到。能量的變化是確定的,因為能量是狀態函數,但有多少是以熱、又有多少是以功的形式到來,卻不確定。這正是為什麼我們書寫熱和功的微小變化時,不用狀態函數所用的那個 Δ。
認清路徑函數能讓你避開一個常見的失誤:你不能說一個系統所含的熱,只能說在某個具體過程中流過的熱。一個系統有確定的能量,但它並沒有一份熱的儲備,也沒有一份功的儲備;那些只是能量沿一條選定路線途中過境時的名字。
要把一個房間從寒冷暖到舒適,你可以讓暖氣猛開一小會兒,也可以溫和地開很久;房間最終是一樣的,但沿每條路線花掉的熱和電功卻不同。
熱和功取決於所走的路線,而不僅是起點和終點。
熱和功是路徑函數,但它們的和——內能的變化——卻是狀態函數。這兩部分的路徑依賴相互抵消,這正是第一定律的內容。
又稱
另見