En termodinámica, una cantidad que está bien definida para describir la ruta de un proceso a través del espacio de estado de equilibrio de un sistema termodinámico se denomina función de proceso , [1] o, alternativamente, cantidad de proceso o función de ruta . Por ejemplo, el trabajo mecánico y el calor son funciones de proceso porque describen cuantitativamente la transición entre estados de equilibrio de un sistema termodinámico.
Las funciones de ruta dependen de la ruta tomada para llegar de un estado a otro. Diferentes rutas dan diferentes cantidades. Ejemplos de funciones de trayectoria incluyen trabajo , calor y longitud de arco . A diferencia de las funciones de ruta, las funciones de estado son independientes de la ruta tomada. Las variables de estado termodinámicas son funciones puntuales que se diferencian de las funciones de trayectoria. Para un estado dado, considerado como un punto, existe un valor definido para cada variable de estado y función de estado.
Los cambios infinitesimales en una función de proceso X a menudo se indican mediante δX para distinguirlos de los cambios infinitesimales en una función de estado Y que se escribe dY . La cantidad dY es un diferencial exacto , mientras que δX no lo es, es un diferencial inexacto . Se pueden integrar cambios infinitesimales en una función de proceso, pero la integral entre dos estados depende del camino particular tomado entre los dos estados, mientras que la integral de una función de estado es simplemente la diferencia de las funciones de estado en los dos puntos, independiente de la camino tomado.
En general, una función de proceso X puede ser holonómica o no holonómica. Para una función de proceso holonómico, se puede definir una función de estado auxiliar (o factor de integración) λ de manera que Y = λX es una función de estado. Para una función de proceso no holonómica, no se puede definir tal función. En otras palabras, para una función de proceso holonómico, λ puede definirse de manera que dY = λδX es un diferencial exacto. Por ejemplo, el trabajo termodinámico es una función de proceso holonómico ya que el factor integrador λ = 1 / p (donde pes presión) producirá el diferencial exacto de la función de estado de volumen dV = δW / p . La segunda ley de la termodinámica según lo establecido por Carathéodory equivale esencialmente a la afirmación de que el calor es una función de proceso holonómico ya que el factor de integración λ = 1 / T (donde T es la temperatura) producirá el diferencial exacto de una función de estado de entropía dS = δQ / T . [1]