基础与物理化学是什么

路径函数

再想想爬山。你最终的海拔不在乎你走了哪条小径,但你实际走过的路程——以及你累成什么样——则完全取决于路线。路径函数就是第二类那种量:它的值不只取决于你从哪里出发、到哪里结束,还取决于其间所走的那条具体路径。

在热力学里,两大路径函数是热和功。气体里同一个变化——比如同样的温度升高——既可以靠加入很多热、做很少功来达到,也可以靠做很多功、加入很少热来达到。能量的变化是确定的,因为能量是状态函数,但有多少是以热、又有多少是以功的形式到来,却不确定。这正是为什么我们书写热和功的微小变化时,不用状态函数所用的那个 Δ。

认清路径函数能让你避开一个常见的失误:你不能说一个系统所含的热,只能说在某个具体过程中流过的热。一个系统有确定的能量,但它并没有一份热的储备,也没有一份功的储备;那些只是能量沿一条选定路线途中过境时的名字。

要把一个房间从寒冷暖到舒适,你可以让暖气猛开一小会儿,也可以温和地开很久;房间最终是一样的,但沿每条路线花掉的热和电功却不同。

热和功取决于所走的路线,而不仅是起点和终点。

热和功是路径函数,但它们的和——内能的变化——却是状态函数。这两部分的路径依赖相互抵消,这正是第一定律的内容。

又称
process functionpath-dependent quantity过程量途徑函數