Tilanfunktio

Tilanfunktio on termodynaamisen systeemin tasapainotilaa kuvaava suure, jonka arvo riippuu ainoastaan systeemin makroskooppisesta tilasta. Esimerkkejä tilanfunktiosta ovat tilavuus, paine, lämpötila, sisäenergia, entropia ja ainemäärä.

Tilanfunktion arvo ei riipu siitä, miten systeemi päätyi nykyiseen tilaansa. Tästä syystä esimerkiksi systeemin tekemä työ tai sen vastaanottama lämpö eivät ole tilanfunktioita, koska niiden arvoja ei voi päätellä ainoastaan systeemin nykytilasta. Tätä ominaisuutta kutsutaan polkuriippuvuudeksi eli tilanfuntiolta vaaditaan polkuriippumattomuutta.   

Suureet, joiden arvoa ei voi yksikäsitteisesti määrittää systeemin makrotilasta, eivät ole tilanfunktioita. Esimerkiksi tietyn kaasuhiukkasen sijainti ei ole tilanfunktio.  

 Termistöä 
Tilanfunktiot voidaan jakaa ekstensiivisiin ja intensiivisiin tilanfunktiohin sen mukaan riippuuko niiden arvo systeemin koosta. Energian, tilavuuden ja massan kaltaiset tilanfunktiot ovat ekstensiivisiä eli niiden arvo riippuu systeemin koosta, kun taas lämpötila, paine, tiheys ja energiatiheys ovat intensiivia tilanfunktiota.  

Useita tilanfunktiota toisiinsa liittävää yhtälöä kutsutaan tilanyhtälöksi. Esimerkiksi ideaalikaasulaki   on tilanyhtälö, koska se liittää toisiinsa neljä tilanfunktiota: paineen  , tilavuuden , ainemäärän  ja lämpötilan .  

 Lista tilanfunktiosta 
Seuraavat suureet ovat tilanfunktiota termodynamiikassa: 

 Massa
 Energia (E)
 Entalpia (H)
 Sisäenergia (U)
 Gibbsin vapaaenergia (G)
 Helmholtzin vapaaenergia (F)
 Entropia (S)
 Paine (p)
 Lämpötila (T)
 Tilavuus (V)
 Kemiallinen koostumus
 Ainemäärä

Teoriassa on mahdollista määritellä ääretön määrä tilanfunktioita yhdistelemällä toisia tilanfunktioita. Esimerkiksi  Helmholtzin vapaaenergia  määritellään kaavalla  mutta myös suure  on tilanfunktio, vaikkakaan ei fysikaalisesti yhtä hyödyllinen.

 Lähteet 

Luokka:Termodynamiikka