um sistema termodinâmico é descrito por um número de parâmetros termodinâmicos (por exemplo, temperatura, volume ou pressão) que não são necessariamente independentes. O número de parâmetros necessários para descrever o sistema é a dimensão do espaço de Estado do sistema (D). Por exemplo, um gás monatômico com um número fixo de partículas é um caso simples de um sistema bidimensional (D = 2). Qualquer sistema bidimensional é especificado de forma única por dois parâmetros. Escolher um par diferente de parâmetros, como pressão e volume em vez de pressão e temperatura, cria um sistema de coordenadas diferente em espaço de estado termodinâmico bidimensional, mas é equivalente. Pressão e temperatura podem ser usados para encontrar volume, pressão e volume podem ser usados para encontrar temperatura, e temperatura e volume podem ser usados para encontrar pressão. Uma declaração análoga é válida para espaços de dimensões superiores, como descrito pelo postulado de Estado.

em Geral, um espaço de estado é definido por uma equação da forma F ( P , V , T , … ) = 0 {\displaystyle F(P,V,T,\ldots )=0}

,onde P denota a pressão, T denota a temperatura, V denota o volume, e as reticências indica outras possíveis variáveis de estado, como o número de partículas N e entropia S. Se o espaço de estado é bidimensional como no exemplo acima, pode ser visualizado como um gráfico tridimensional (uma superfície no espaço tridimensional). No entanto, os rótulos dos eixos não são únicos (uma vez que existem mais de três variáveis de estado neste caso), e apenas duas variáveis independentes são necessárias para definir o estado. quando um sistema muda continuamente de Estado, ele traça um “caminho” no espaço de Estado. O caminho pode ser especificado anotando os valores dos parâmetros de estado à medida que o sistema traça o caminho, seja como uma função do tempo ou uma função de alguma outra variável externa. Por exemplo, ter a pressão P(t) e volume V(t) como funções do tempo do tempo t0 a t1 irá especificar um caminho no espaço de Estado bidimensional. Qualquer função do tempo pode então ser integrada ao longo do caminho. Por exemplo, para calcular o trabalho realizado pelo sistema a partir do tempo t0 ao instante t1, calcular W ( t 0 , t 1 ) = ∫ 0 1 P d V = ∫ t 0 t 1 P ( t ) d V ( t ) d t d t {\displaystyle W(t_{0},t_{1})=\int _{0}^{1}P\,dV=\int _{t_{0}}^{t_{1}}P(t){\frac {dV(t)}{dt}}\,dt}

.Para calcular o trabalho W no exemplo acima integral, as funções P(t) e V(t) deve ser conhecido em cada tempo t durante todo o caminho. Em contraste, uma função de Estado só depende dos valores dos parâmetros do sistema nos pontos finais do caminho. Por exemplo, a seguinte equação pode ser usada para calcular o trabalho mais integral de V dP sobre o caminho: Φ ( t 0 , t 1 ) = ∫ t 0 t 1 P d V d t d t + ∫ t 0 t 1 V d P d t d t = ∫ t 0 t 1 d ( P, V ) d t d t = P ( t-1 ) V ( t 1 ) − P ( t 0 ) V ( t 0 ) . {\displaystyle {\begin{alinhado}\Phi (t_{0},t_{1})&=\int _{t_{0}}^{t_{1}}P{\frac {dV}{dt}}\,dt+\int _{t_{0}}^{t_{1}}V{\frac {dP}{dt}}\,dt\\&=\int _{t_{0}}^{t_{1}}{\frac {d(PV)}{dt}}\,dt=P(t_{1})V(t_{1})-P(t_{0})V(t_{0}).\end{alinhado}}}

na equação, a integrand pode ser expressa como o diferencial exato da função P(t)V(t). Portanto, a integral pode ser expressa como a diferença no valor de P(t)V(t) nos pontos finais da integração. O produto fotovoltaico é, portanto, uma função estatal do sistema.

a notação d será usada para um diferencial exato. Em outras palavras, a integral deφ será igual a Φ (t1) – Φ(t0). O símbolo δ será reservado para um diferencial inexato, que não pode ser integrado sem pleno conhecimento do caminho. Por exemplo, δW = PdV será usado para denotar um incremento infinitesimal de trabalho.

as funções de Estado representam quantidades ou propriedades de um sistema termodinâmico, enquanto as funções de Estado não representam um processo durante o qual as funções de Estado mudam. Por exemplo, a função de Estado PV é proporcional à energia interna de um gás ideal, mas o trabalho W é a quantidade de energia transferida à medida que o sistema executa o trabalho. A energia interna é identificável; é uma forma particular de energia. O trabalho é a quantidade de energia que mudou a sua forma ou localização.