경로 함수

같은 끝점과 다른 과정

기체를 같은 초기 상태에서 같은 최종 상태로 옮기더라도 먼저 가열하는지 먼저 압축하는지에 따라 외부에 하는 일이 달라질 수 있다. 끝점이 같다는 사실만으로 전달된 열이나 일을 각각 정할 수는 없다.

제1법칙과의 관계

계로 들어온 열을 Q, 계가 외부에 한 일을 W로 정의하면 ΔU=Q−W다. 경로에 따라 Q와 W가 달라도 차이는 같은 두 상태의 내부 에너지 변화와 일치한다. 열이 90 J 들어오고 일이 30 J 나간 과정과, 열이 140 J 들어오고 일이 80 J 나간 과정은 모두 ΔU=60 J이다.

한 바퀴 돌아온 경우

순환 과정이 끝나 계가 처음 상태로 돌아오면 ΔU=0이다. 그렇다고 한 주기 동안 주고받은 열과 일이 각각 0일 필요는 없다. 위 부호 규약에서는 순열량과 순일이 같아질 뿐이다. 열기관이 순환하며 일을 낼 수 있는 이유를 이 관계로 읽을 수 있다.

저장된 열이라는 표현

내부 에너지는 계의 상태를 나타내지만 열은 온도 차로 경계를 넘어 전달되는 에너지다. 따라서 계가 특정 양의 열을 상태량처럼 담고 있다고 말하면 개념이 섞인다. 계산할 때는 일이 계에 가해진 것을 양수로 쓰는 다른 규약과도 혼동하지 않아야 한다.