פונקציית מצב

פונקציית מצב היא מושג יסודי בתרמודינמיקה. שם נוסף למושג זה במקורות שונים הוא משתנה מצב. פונקציה תרמודינמית תיקרא פונקציית מצב אם היא מתארת תכונה של מערכת תרמודינמית אשר תלויה רק במצב המערכת ולא בדרך שהמערכת עשתה במרחב התרמודינמי על מנת להגיע למצב העכשווי שלה.

המצב של מערכת תרמודינמית הנמצאת בשיווי משקל מתואר באופן מלא על ידי ערכי מספר מצומצם של פונקציות מצב. לדוגמה, האנרגיה הפנימית, הנפח הכולל, מספר החלקיקים, האנתלפיה והאנטרופיה הן פונקציות מצב. פונקציות אלה מתארות באופן כמותי את המצב של המערכת התרמודינמית, בלי קשר לשאלה מה היה המצב של המערכת בזמן עבר. לעומת זאת, העבודה שהמערכת עושה על הסביבה בתהליך שמתחיל ומסתיים בשני מצבי שיווי משקל אינה תלויה רק במצב ההתחלתי והסופי אלא גם בדרך. על כן העבודה איננה פונקציית מצב. בפרט, מערכת יכולה לבצע עבודה על הסביבה (או הסביבה על המערכת) בתהליך מחזורי, המתחיל ומסתיים באותו מצב שיווי משקל תרמודינמי. פונקציית מצב תמיד תחזור לאותו הערך כשהמערכת חוזרת אל אותו המצב, כלומר סך כל השינוי בפונקציית מצב על פני מחזור הוא אפס.

דוגמאות לפונקציות מצב

להלן דוגמאות של פונקציות מצב בתרמודינמיקה, בסוגריים הסימון המקובל:

• מסה (m)
• מספר חלקיקים (N)
• לחץ (P)
• טמפרטורה (T)
• פוטנציאל כימי ($\mu$)
• אנרגיה פנימית (U)
• אנטרופיה (S)
• נפח (V)
• האנרגיה החופשית של הלמהולץ (A, או F)
• האנרגיה החופשית של גיבס (G)
• אנתלפיה (H)

ראו גם

• תרמודינמיקה
• משוואות מצב

לקריאה נוספת

• Callen, H.B. (1960/1985). Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics, (1st edition 1960) 2nd edition 1985, Wiley, New York, מסת"ב 0-471-86256-8.