【化】 thermodynamic functions
熱力學函數（Thermodynamic Functions）是描述系統熱力學狀态的核心物理量，具有明确的漢英對應關系及物理意義。以下是關鍵熱力學函數的詳細解釋：
熱力學函數又稱狀态函數（State Functions），其數值僅取決于系統當前狀态，與變化路徑無關。主要分為四類：
内能（Internal Energy, U）
系統内部所有微觀粒子動能與勢能之和，滿足熱力學第一定律：
$$Delta U = Q - W$$
其中 (Q) 為吸熱量，(W) 為系統對外做功。
焓（Enthalpy, H）
定義為 (H = U + PV)（(P) 為壓強，(V) 為體積），表征恒壓過程的能量變化。
應用：化學反應熱效應（如 (Delta H < 0) 為放熱反應）。
亥姆霍茲自由能（Helmholtz Free Energy, A）
公式 (A = U - TS)（(T) 為溫度，(S) 為熵），用于判斷恒溫恒容過程的自發方向（(Delta A leq 0) 自發）。
吉布斯自由能（Gibbs Free Energy, G）
公式 (G = H - TS)，決定恒溫恒壓過程的自發性（(Delta G < 0) 自發）。
應用：化學平衡常數計算（(Delta G^circ = -RT ln K)）。
| 函數 | 英文名稱 | 定義式 | 適用過程 |
|---|---|---|---|
| 内能（U） | Internal Energy | (U) | 絕熱過程 |
| 焓（H） | Enthalpy | (H = U + PV) | 恒壓過程 |
| 亥姆霍茲能（A） | Helmholtz Free Energy | (A = U - TS) | 恒溫恒容過程 |
| 吉布斯能（G） | Gibbs Free Energy | (G = H - TS) | 恒溫恒壓過程 |
熵（Entropy, S） 是衡量系統無序度的狀态函數，定義為：
$$dS = frac{delta Q{text{rev}}}{T}$$
其中 (delta Q{text{rev}}) 為可逆過程熱量。熱力學第二定律指出：孤立系統熵永不減少（(Delta S_{text{孤立}} geq 0)）。
權威參考來源：
熱力學函數是描述熱力學系統狀态的物理量，它們通過數學關系反映系統的能量、有序性及演化方向。以下是核心熱力學函數及其解釋：
内能（U）
系統内部所有微觀形式能量的總和，包括分子動能、勢能等。滿足熱力學第一定律：
$$Delta U = Q - W$$
其中Q為吸熱量，W為系統對外做功。
焓（H）
等壓過程的核心函數，定義為：
$$H = U + PV$$
其變化量$Delta H$直接等于等壓條件下的吸熱量。
熵（S）
表征系統無序度的狀态函數，熱力學第二定律指出：
$$Delta S_{text{總}} geq 0$$
孤立系統熵永不減少。
亥姆霍茲自由能（F）
適用于等溫等容過程：
$$F = U - TS$$
系統自發向F減小的方向演化。
吉布斯自由能（G）
等溫等壓過程的判據：
$$G = H - TS$$
$Delta G < 0$時過程自發進行，常用于化學反應方向判斷。
這些函數構成了熱力學分析的基礎工具，在工程熱力學、化學平衡、相變研究中具有關鍵應用價值。選擇具體函數時需根據系統約束條件（如恒壓/恒容）決定。
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