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§4.2功和热量 §4.2.1功是力学相互作用下的能量转移 ●???将力学平衡条件被破坏时所产生的对系统状态的影响称为“力学相互作用”。 ●?? 例如图4.2中从(I)变为( Ⅲ)的过程中，由于气体施予活塞方向向上的压力始终比外界向下的压力大一点儿，气体就能克服重力及大气压强作功而准静态地膨胀。 功是力学相互作用过程中系统和外界之间转移的能量 ●? 热力学认为，力学相互作用中的力是一种广义力， ●? 它不仅包括机械力(如压强、 金属丝的拉力、表面张力等)，也包括电场力、磁场力等作的功。 所以功也是一种广义功，它不仅包括机械功，也应包括电磁功。 ? 关于功，应注意如下几点 (1)? 功与系统状态间无对应关系，说明功不是状态参量。 (2)? 只有在广义力(例如压强、电动势等)作用下产生了广义位移( 例如体积变化和电量迁移)后才作了功。 (3)? 在非准静态过程中，很难计算系统对外作的功。 在以后的讨论中，系统对外作功的计算通常均局限于准静态过程。 功有正负之分，将外界对气体作的功以 W 表示，气体对外作的功以 W ’ 表示。 对于同一过程， W ’ = -W。 §4.2.2体积的膨胀功 ●由于气体体积减小了 A dx ，即 dV = - A dx 所以上式又可写成 ●在无摩擦的准静态过程(即可逆过程)中，外界施予气体的压强的大小等于气体内部压强的大小. 在无限小的可逆过程中外界对气体所作元功的表达式和气体对外作元功的表达式分别为 ? ?? ●??说明功与变化路径有关，功不是系统状态的属性，它不是状态的函数。 ●?在无穷小变化过程中所作的元功dW ‘ 不满足多元函数中全微分的条件。 dW ‘ 仅表示沿某一路径的无穷小的变化， 故在微分号d上加一杠d以示区别。 (一)理想气体在几种可逆过程中功的计算 (1)? 等温过程(isothermal process) 若过程进行得足够缓慢，任一瞬时系统从热源吸收的热量总能补充系统对外作功所减少的内能， 使系统的温度总是与热源的温度相等 (更确切地说，它始终比热源温度低很小的量)。 ● 等温过程中做的功 因为等温膨胀时，V2＞V1，W＜0，说明气体对外作功。 利用p1V1= p2V2的关系， (2)? 等压过程 (isobatic process) ????? 然后使气体与一系列的温度分别为T1+ΔT、T1+2ΔT、T1+3ΔT…T2-ΔT、T2的热源依次相接触， 每次只有当气体的温度均匀一致，且与所接触 的热源温度相等时，才使气缸与该热源脱离， ??如此进行直至气体温度达到终温为止， 这就是准静态的等压加热过程。 ?等压功为  表面张力功 ●??很多现象说明液体表面有尽量缩小表面积的趋势。 ●???液体表面像张紧的膜一样，可见表面内一定存在着张力。这种力称表面张力(surface tension) 把一根金属丝弯成π形，再挂上一根可移动的无摩擦的长为 L 的直金属丝AB,从而构成一闭合框架，如图所示。 将此金属丝放到肥皂水中慢慢拉出，就在框上形成一层表面张力系数为 σ 的肥皂膜。 （四)功的一般表达式 dW = -p dV， dW = F dl . dW =σdA , 可知,在准静态过程中,外界对系统所作元功为 dW = Yi dXi ●???其中 xi 称为广义坐标(generalized coordinates)，dxi 称为广义位移(generalized displacement)，下标 i对应于不同种类的广义位移。 ●?前面所提到的V、l、A、等都是不同i的广义坐标。 广义坐标 xi 是广延量(extensive quantity)， §4.2.4热量与热质说 (一)热量(quantity of heat) ●?当系统