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物理化学
1.6.1.3 三、系统的状态和状态函数(State and State Function of System)
三、系统的状态和状态函数(State and State Function of System)

1.系统的状态:热力学系统的状态就是系统的所有宏观性质的综合表现。当系统的所有物理性质和化学性质(如质量、压力、温度、体积、聚集状态、组成等)都有一个确定的数值时,就称系统处于一定的状态。

2.状态函数:在热力学中,通常把能够确定系统状态的各种宏观参量称为状态函数。

由于能够确定系统状态的各种宏观参量之间都是相互关联的,其中某一参量发生变化时会使另一些参量也随之而变,这种宏观参量之间互动的函数关系用数学式表示出来,称之为状态方程。

它表示了宏观参量VT、p和n之间的函数关系。由此可见,热力学宏观性质、热力学参量和状态函数均为同义词。

状态函数的基本特征是:

(1)状态函数的数值是系统状态的单值函数。如系统状态一定,则状态函数的数值也就一定,二者一一对应。

(2)当系统的状态发生变化时,则状态函数的改变量只决定于系统的始态和终态,而与变化所经历的过程或途径无关。用数学语言表达则为:状态函数x的无限小变化必为全微分dx。全微分的积分结果与途径无关,只决定于初态及终态,即:

如果是循环过程,因系统的状态复原,则有

上式表示:状态函数循环过程的封闭积分或其环程积分为零。