狀態(tài)函數即指表征體系特性的宏觀(guān)性質(zhì),多數指具有能量量綱的熱力學(xué)函數(如內能、焓、吉布斯自由能、亥姆霍茨自由能)。主要應用于工程領(lǐng)域。
狀態(tài)函數只對平衡狀態(tài)的體系有確定值,其變化值只取決于系統的始態(tài)和終態(tài)。另外,狀態(tài)函數之間相互關(guān)聯(lián)、相互制約。
狀態(tài)函數按其性質(zhì)可分為兩類(lèi),即廣度性質(zhì)和強度性質(zhì),其區別在于是否與物質(zhì)的量有關(guān)。
狀態(tài)函數表征和確定體系狀態(tài)的宏觀(guān)性質(zhì)。狀態(tài)函數只對平衡狀態(tài)的體系有確定值,對于非平衡狀態(tài)的體系則無(wú)確定值。在求各種熱力學(xué)函數時(shí),通常需要作路徑積分,若積分結果與路徑無(wú)關(guān),該函數稱(chēng)為狀態(tài)函數,否則即稱(chēng)為非狀態(tài)函數。
若定義體系的一個(gè)性質(zhì)A,在狀態(tài)1,A有值A1;在狀態(tài)2,有值A2,不管實(shí)現從1到2的途徑如何,A在兩狀態(tài)之間的差值dA≡A2-A1恒成立,則A即稱(chēng)為狀態(tài)函數。例如:溫度、壓力、體積、密度、能量、形態(tài)等,還有熱力學(xué)函數:U(內能)、H(焓)、G(吉布斯函數)、F(自由能)、S(熵)等可以定義為體系的一個(gè)與路徑無(wú)關(guān)的性質(zhì),而功和熱則不可以,因為功和熱無(wú)法與體系的特定狀態(tài)聯(lián)系在一起。