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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 能源 » 工程热物理 » 热力学第一定律中体积功的一点疑问
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剩一格

新虫 (正式写手)

[求助] 热力学第一定律中体积功的一点疑问 已有3人参与

在《物理化学》和《工程热力学》学中，关于“功”有两种定义方式：
一种是定义为“环境对系统所做的功为正”，只考虑体积功，则封闭系统中热力学第一定律表达式为du=δQ+δW=δQ-P外dV，当过程是可逆过程时，P=P外，故du=δQ-PdV；
另一种是定义为“系统对环境所做的功为正”，则表达式为du=δQ-δW=δQ-PdV。
能不能理解成：只有在可逆过程中，两种定义的表达式才是一致的？而对于不可逆过程，由于不能保证P=P外，故两式不一致？
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1楼 2016-05-22 13:25:48
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jimmy.sun70

新虫 (初入文坛)

【答案】应助回帖

★ ★ ★
天也潇潇: 金币+3, 鼓励交流 2016-07-12 10:03:21
当我们说，系统内能增量等于系统从外界的吸热量加上外界对系统做的功，则du=δQ+δWa
du，系统内能增量
δQ，系统吸热
δWa，外界对系统做功

对于体积功（PdV），当体积变小（即dV为负值）时，δWa数值上为正，当体积变大（dV为正）时，δWa数值上为负，即δWa与PdV异号，δWa=-PdV。即热一律写成 du=δQ-PdV

如果换个说法，系统内能增量等于系统从外界的吸热量减去系统对外界做的功，则du=δQ-δWb
du，系统内能增量
δQ，系统吸热
δWb，系统对外界做的功

当系统体积变大（dV为正值）时，δWb数值上为正，当系统体积变小（dV为负值）时，δWb数值上为负，所以δWb和Pdv同号，δWb=PdV。即热一律写成du=δQ-Pdv

综上，无论如何定义，热一律的写法都不变。
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2楼2016-06-01 00:19:33
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剩一格

新虫 (正式写手)
谢谢您的回帖，不过个人感觉第二段分析有误。如果定义为“环境对系统所做的功为正”，那么则有 δW=-P外dV，而非您所说的-Pdv. 因为P是指系统内压力，一般P外≠P, 除非可逆过程或等压过程。这是我个人的理解，欢迎继续探讨。

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3楼2016-06-24 21:12:14
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jfqzhf

禁虫 (小有名气)
★ ★ ★
剩一格: 金币+3, ★★★很有帮助 2016-06-26 18:19:43
本帖内容被屏蔽
4楼2016-06-26 08:56:31
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剩一格

新虫 (正式写手)
引用回帖:
4楼: Originally posted by jfqzhf at 2016-06-26 08:56:31
关于体积功符号的规定，过去为：系统对环境做功为正，现在为：环境对系统做功为正。当然对应的热力学第一定律的表达式是不一样的。

谢谢。不过理论上讲，无论怎么定义，表达的物理本质应该是一样的。对比两个热一表达式，有P外dV=PdV；但事实是，只有可逆过程或等压过程，两者才相等。怎么理解这种矛盾呢？

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5楼2016-06-26 18:19:07
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天也潇潇

版主 (职业作家)

快乐大侠--潇潇

【答案】应助回帖

只有对可逆过程而言，容积功才会用δW=PdV,这个公式进行计算，此时毫无疑问两个式子里这一项是相等的，对不可逆过程而言，不相等的因素主要来自于摩擦耗散
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6楼2016-07-12 10:25:15
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剩一格

新虫 (正式写手)
引用回帖:
6楼: Originally posted by 天也潇潇 at 2016-07-12 10:25:15
只有对可逆过程而言，容积功才会用δW=PdV,这个公式进行计算，此时毫无疑问两个式子里这一项是相等的，对不可逆过程而言，不相等的因素主要来自于摩擦耗散

谢谢。对于同一确定的不可逆过程，两种定义下，ΔU相同，W不同，则Q也不同。对于同一确定的过程，理论上讲，Q应该是相同的。如何理解呢？

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7楼2016-07-12 15:35:58
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