Re: [請益] 為何會有功?功是如何定義的?(物理)

看板ask-why作者時間15年前 (2010/11/13 05:11), 編輯推噓1(1018)
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※ 引述《benjamin0126 (台灣健兒加油)》之銘言: : 不好意思這段我還是沒看懂 : 照你說的因為有能量守恆這個性質,才會發現並定義功 : 那麼在定義功之前人類又是怎麼定義能量的呢 : 如果沒辦法定義能量又怎麼知道能量會守恆?   說實話,我不清楚到底是先發現能量守恆,還是先定義功, 這個比較偏科學史,熱力學課本沒有告訴我這個XD 不過定義功和定義能量之間沒有什麼衝突,也不需要能量 守恆。還記得前一篇文章有講到,最早提出功定義的Carnot, 他其實是為了衡量一個馬達的能力才定義它的。換句話說,就 算Carnot完全沒學過物理,從來沒聽過熱力學,也不影響這個 過程,因為他只要知道一個機器能夠輸出多大的舉重力量*高度 (力量*距離)就好了。   當然後來熱力學的功並不單純是這樣,而是泛指熱機在運 作過程中,除了熱以外消耗掉的能量,包含在運作過程因為磨 擦力做的負功以及實際輸出可以被利用的輸出功,這個定義就 會牽涉到熱力學第一定律(能量守恆),因為如果這個式子不滿 足,那麼這邊的功就沒辦法正確的被定義,因為我們不知道除 了熱以外,會不會有什麼能量突然出現或是突然消失。   然而如果你只是想知道最早的那個定義怎麼來的,我想是 不需要先有能量守恆的觀念也可以建立的。   至於能量的定義,有非常多的形式,比方說由熱力學第一定 律:dE = DW + DQ。由熱力學第二定律:dE = T*ds - P*dv。熱 力學之外大家也有自己的定義,機械能:ME = KE + PE,熱能: dTE = C*dT....族繁不及備載。這些東西當然不是一開始就被認 為都是一樣的,只是到後來發現其實它們都指向同樣一個抽象的 物理量-能量,只是用不同的形式表現罷了。 -- 希望這樣有回答到你的問題啦。 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 122.122.248.69

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按這篇說的, 我反而有疑問了. Carnot為了衡量馬達的能力才定
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義它的. 這事是說, "功"只是因為Carnot覺得"負重x移動"可以
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用來衡量馬達的能力,而得到定義... 是這樣嗎?
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那"功"和"能量"的關係不就成了個碰巧而已?? 果然是物競天擇?
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我去看了一下Carnot那篇文章,文章裡面他並沒有清楚的講為什
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麼那樣定義(該段文字出現在註解中),而文章主要講的是蒸汽
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機如何用熱的流動力量來工作。所以我猜,Carnot當時可能沒有
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特別將這個定義與能量做連結,而且從單位來看,F*L也很難與
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當時慣用的熱量單位Caloric聯想在一起。
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也許真的只是個巧合也說不定
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不如這樣想吧:原本就有很多的物理量被定義出來
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今天看到功=能量變化,不是碰巧
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而是只有這一種「功」的定義因為能和能量互換而流傳至今
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碰巧 + 物競天擇(如果有其它定義)
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事實上他們當初也是有可能用過mv(現在的動量)來衡量
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做功,但在應用中發現mv^2比較能描述他們想要的東西。
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牛頓就是用mv來守恆的 mv也可以守恆 mv^2也可以守恆的
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與其說功跟能量有巧合 不如說是發明能量概念來包括了功
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動量守恆不見得能量會守恆喔。
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