2.1.2　狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)

1.狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)的概念　任何體系都可以用一系列宏觀可測的物理量來描述體系的狀態(tài)，如物質(zhì)的種類、質(zhì)量、體積、壓力、溫度等。熱力學(xué)體系的狀態(tài)(state)是體系的所有物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的綜合表現(xiàn)，如質(zhì)量、溫度、壓力、體積、濃度、密度、黏度和折光率等。當(dāng)這些物理量有確定值時，體系就處于一定的狀態(tài)，描述體系狀態(tài)的物理量稱為狀態(tài)函數(shù)(state function)，例如，氣體的壓力、體積、熱力學(xué)溫度、物質(zhì)的量等都是狀態(tài)函數(shù)，它們的數(shù)值確定了，體系的狀態(tài)也就確定了。因此，也可以說狀態(tài)是體系的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的總和。狀態(tài)函數(shù)具有以下重要性質(zhì)：

(1)體系的所有狀態(tài)函數(shù)之間是相互聯(lián)系的，因此只要測出某些易測的狀態(tài)函數(shù)，就可以通過相互聯(lián)系的數(shù)學(xué)式，計算出難以測量的狀態(tài)函數(shù)的數(shù)值。例如，若把氣體看成是理想氣體，只要測出壓力、體積、熱力學(xué)溫度、物質(zhì)的量中的任何三個數(shù)值，就可以通過理想氣體狀態(tài)方程(pV=nRT)算出第四個狀態(tài)函數(shù)值。

(2)任何狀態(tài)函數(shù)的變化值與體系的起始狀態(tài)和最終狀態(tài)有關(guān)，而與體系變化的過程和途徑無關(guān)。例如，使一杯水從初始狀態(tài)10℃到最終狀態(tài)30℃，無論是直接從10℃加熱到30℃或者先從10℃加熱到50℃，然后再降溫到30℃，或采用其他不同的途徑，溫度的變化值都是：

Δt=t_終-t_始=30℃-10℃=20℃

狀態(tài)函數(shù)的這一特性可以使研究的問題大大簡化，避免研究許多復(fù)雜的中間過程；如果系統(tǒng)經(jīng)歷了許多復(fù)雜的變化，最終又回到了起始狀態(tài)，這種變化稱為環(huán)程變化；此時，系統(tǒng)狀態(tài)函數(shù)的變化值都等于零。

2.狀態(tài)函數(shù)的分類　狀態(tài)函數(shù)根據(jù)它與體系中物質(zhì)的量的關(guān)系，可以分為兩類：

(1)容量性質(zhì)(extensive properties)：其數(shù)值與系統(tǒng)中物質(zhì)的量成正比，且此種性質(zhì)在一定條件下有加和性，容量性質(zhì)亦稱廣度性質(zhì)，如體積、質(zhì)量、物質(zhì)的量等就是容量性質(zhì)。

(2)強(qiáng)度性質(zhì)(intensive properties)：這種性質(zhì)取決于體系自身的特性，與體系中物質(zhì)的數(shù)量無關(guān)，沒有加和性，如溫度、壓力、密度、溶液的濃度等就是強(qiáng)度性質(zhì)。