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工作 定義
在物理學中,功是力和位移的產物。如果在作用時,作用點在力的方向上發生位移,則稱力做功。
例如,當一個球被舉在地面上然後落下時,球在落下時所做的功等於球的重量(力)乘以到地面的距離(位移)。當力 F 恆定且力與位移 s 之間的角度為 θ 時,所做的功由 W = Fs cos θ 給出。
工作將能量從一個地方轉移到另一個地方,或將一種形式轉移到另一種形式。 SI 的工作單位是 焦耳 (J)。
電氣工程
電功是電場對帶電粒子所做的功。電功等價於機械功:
其中 Q 是粒子的電荷,q 是單位電荷,E 是電場,在某個位置是該位置的力除以一個單位(“測試”)電荷,FE 是 庫侖 (電動)力,r 為位移,∙是點積。
當在兩點之間移動一個可忽略的測試電荷時,每單位電荷的電功定義為這些點之間的電壓。這項工作可以通過電化學裝置(電化學電池)或產生電動勢的不同金屬結來完成。
熱力學功
在熱力學中,系統所做的功是系統通過一種機制向其周圍環境傳遞的能量,通過該機制,系統可以自發地對其周圍環境施加宏觀力,並且可以測量這些力及其外部效應。在周圍環境中,通過適當的被動連接,這種力所做的全部功可以舉起重物。而且,正是通過這種機制,能量可以從周圍環境轉移到系統中;在物理學中使用的符號約定中(儘管化學使用相反的符號約定),這種能量轉移被視為系統對其周圍環境所做的負功。
外部測量的力和外部效應可以是電磁、重力或壓力/體積或其他宏觀機械變量。對於熱力學功,這些外部測量的量與系統宏觀內部狀態變量的變化值或貢獻完全匹配,這些變化總是以共軛對形式出現,例如壓力和體積或磁通密度和磁化強度。
通過位於周圍環境中的外部系統,不一定是由通常的熱力學狀態變量嚴格定義的熱力學系統,除了通過物質轉移之外,可以說在熱力學系統上進行了工作。這種環境定義功的一部分可以有一個機制,就像系統所做的系統定義的熱力學功一樣,而其餘的這種環境定義的功對熱力學系統來說,而不是作為由系統完成的負熱力學功。它,而是作為熱量傳遞給它。焦耳的槳式攪拌實驗提供了一個例子,說明了等容(或定容)機械功的概念,在這種情況下有時稱為軸功。這樣的功不是這裡定義的熱力學功,因為它通過摩擦在熱力學系統內部和表面上起作用,而不是通過系統可以自發地施加在其周圍環境上的宏觀力起作用,可以由其狀態變量描述.環境定義的工作也可以是非機械的。一個例子是焦耳熱,因為當電流通過熱力學系統時,它通過摩擦發生。當它是等容完成的,並且沒有物質被轉移時,這種能量轉移被認為是熱量轉移到感興趣的系統中。
熱力學功是物理學中功概念的一個特殊版本。在 SI 測量系統中,功以焦耳 (J) 為單位。做功的速率就是功率。
來源
“Work (Physics).” Wikipedia, Wikimedia Foundation, 13 Apr. 2020, en.wikipedia.org/wiki/Work_(physics).
“Work (Electrical).” Wikipedia, Wikimedia Foundation, 19 Feb. 2020, en.wikipedia.org/wiki/Work_(electrical).
“Work (Thermodynamics).” Wikipedia, Wikimedia Foundation, 23 Mar. 2020, en.wikipedia.org/wiki/Work_(thermodynamics).