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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 无机/物化 » 物理化学 » 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4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？@崇明先生
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1楼 2016-05-22 13:27:24
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靖神

捐助贵宾 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★
感谢参与，应助指数 +1
剩一格: 金币+1, ★有帮助 2016-05-22 18:39:10
冰点降温: 金币+1, 谢谢回帖，欢迎常来无机物化版块交流。 2016-05-23 09:18:51
嗯 应该是这样的 不可逆过程会给环境带来影响 就是因为内外功不相等
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2楼2016-05-22 16:21:53
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wxmlwss

木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

★ ★
感谢参与，应助指数 +1
冰点降温: 金币+1, 谢谢回帖，欢迎常来无机物化版块交流。 2016-05-23 09:19:03
剩一格: 金币+1, ★有帮助 2016-05-23 09:49:28
30多年前，大多数物化教材定义：“系统对环境所做的功为正”；国家统一实行国际单位制后（约20多年前），几乎所有物化教材定义:“环境对系统所做的功为正”。不论采用那种定义，热一律表达式都用P外，且在可逆过程或恒压过程中有P=P外。
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3楼2016-05-22 18:42:22
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剩一格

新虫 (正式写手)
引用回帖:
3楼: Originally posted by wxmlwss at 2016-05-22 18:42:22
30多年前，大多数物化教材定义：“系统对环境所做的功为正”；国家统一实行国际单位制后（约20多年前），几乎所有物化教材定义:“环境对系统所做的功为正”。不论采用那种定义，热一律表达式都用P外，且在可逆过程或 ...

谢谢。
如果定义为“环境对系统所做的功为正”，那体积功就是-P外dV，而只有在可逆过程或等压过程中，体积功是-PdV；对于非可逆过程和非等压过程，体积功仍然可以用-PdV表示？

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4楼2016-05-23 09:48:57
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wxmlwss

木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

★
冰点降温: 金币+1, 谢谢回帖，欢迎常来无机物化版块交流。 2016-05-25 09:24:24
定义为“环境对系统所做的功为正”，则体积功就是-P外dV，只有在可逆过程或等压过程中，体积功是-PdV；对于非可逆过程和非等压过程，体积功仍然用-P外dV表示？
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5楼2016-05-24 12:00:38
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剩一格

新虫 (正式写手)
引用回帖:
5楼: Originally posted by wxmlwss at 2016-05-24 12:00:38
定义为“环境对系统所做的功为正”，则体积功就是-P外dV，只有在可逆过程或等压过程中，体积功是-PdV；对于非可逆过程和非等压过程，体积功仍然用-P外dV表示？

因为已经定义了“环境对系统所做的功为正”，所以无论过程是否可逆，体积功都是-P外dV. 而只有在可逆过程或等压过程中，由于P外=P, 所以体积功也等于-PdV.  对否？

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6楼2016-06-24 21:03:41
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谷中明

至尊木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★
剩一格: 金币+5, ★★★很有帮助 2016-06-24 21:25:24
青若: 金币+1, 谢谢回帖，辛苦了 2016-07-02 09:44:57
引用回帖:
6楼: Originally posted by 剩一格 at 2016-06-24 21:03:41
因为已经定义了“环境对系统所做的功为正”，所以无论过程是否可逆，体积功都是-P外dV. 而只有在可逆过程或等压过程中，由于P外=P, 所以体积功也等于-PdV.  对否？
...

这样的表述是正确的。无论过程是否可逆，体积功都是-P外dV. 而只有在可逆过程或等压过程中，由于P外=P, 所以体积功也等于-PdV.
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7楼2016-06-24 21:12:58
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剩一格

新虫 (正式写手)
引用回帖:
7楼: Originally posted by 谷中明 at 2016-06-24 21:12:58
这样的表述是正确的。无论过程是否可逆，体积功都是-P外dV. 而只有在可逆过程或等压过程中，由于P外=P, 所以体积功也等于-PdV....

谢谢。也就是说，只有在可逆过程和等压过程中，两种定义下的表达式才是相同的（即dU＝δQ-PdV）。可以这样理解吗？

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8楼2016-06-24 21:25:02
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mbchen

专家顾问 (著名写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★
青若: 金币+1, 谢谢回帖，欢迎常来无机物化版交流 2016-07-02 09:45:34
剩一格: 金币+3, ★★★★★最佳答案 2016-07-02 10:14:16
（1）无论何时，抵抗外力才算做功；然后体系对外的力(F内)顶着该外力(F外)，只要F内>F外，就会发生运动。
（2）F外乘以走过的距离dl才算体系对外作的功，即F外dl=dW。
作为特例：即使F内很大，只要F外=0，虽然也发生运动，但显然体系没有“费力”，即没有对外作功。所以：无论何时F外dl=dW一定成立，不管什么过程。
（3）设截面积为A，则
F外dl=(F外/A)(Adl)=P外dV=dW=-dU。
最后一步是因为体系对外做功就是体系失去的能量，故有负号。

于是，一切都自圆其说，无论什么国际约定。倒来倒去都一样。即使到了研究生，你垫底的道理还是初中物理定下的原则：F外dl=dW。
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剩一格
9楼2016-07-02 08:19:41
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剩一格

新虫 (正式写手)
送红花一朵
引用回帖:
9楼: Originally posted by mbchen at 2016-07-02 08:19:41
（1）无论何时，抵抗外力才算做功；然后体系对外的力(F内)顶着该外力(F外)，只要F内>F外，就会发生运动。
（2）F外乘以走过的距离dl才算体系对外作的功，即F外dl=dW。
作为特例：即使F内很大，只要F外=0，虽然 ...

非常感谢! 赞同您“抵抗外力才算做功”的说法。但按照这个思路，若认为“环境对体系做功为正”，则此时环境抵抗的“外力”其实是体系的压力P, 故δW=-PdV，热一为dU=δQ-PdV; 但如果认为“体系对环境做功为正”，则此时体系抵抗的“外力”即环境压力P外，故δW=P外dV, 热一为dU=δQ-P外dV. 因此两种定义下的热一表达式仍无法统一。我的分析是否有误？欢迎赐教！

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10楼2016-07-02 10:27:11
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