作者gamer ()
看板ask-why
標題Re: [請益] 為何會有功？功是如何定義的？（物理）
時間Sat Nov 13 05:11:55 2010
※ 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。
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希望這樣有回答到你的問題啦。
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◆ From: 122.122.248.69
1F：→ xiaoa:按這篇說的, 我反而有疑問了. Carnot為了衡量馬達的能力才定 11/13 05:22
2F：→ xiaoa:義它的. 這事是說, "功"只是因為Carnot覺得"負重x移動"可以 11/13 05:23
3F：→ xiaoa:用來衡量馬達的能力,而得到定義... 是這樣嗎? 11/13 05:24
4F：→ xiaoa:那"功"和"能量"的關係不就成了個碰巧而已?? 果然是物競天擇? 11/13 05:25
5F：→ gamer: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 11/13 05:55
6F：→ gamer: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 11/13 05:55
7F：→ gamer:機如何用熱的流動力量來工作。所以我猜，Carnot當時可能沒有 11/13 05:57
8F：→ gamer: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 11/13 05:59
9F：→ gamer:當時慣用的熱量單位Caloric聯想在一起。 11/13 06:00
10F：→ gamer:也許真的只是個巧合也說不定 11/13 06:01
11F：推 caseypie:不如這樣想吧：原本就有很多的物理量被定義出來 11/13 08:33
12F：→ caseypie:今天看到功=能量變化，不是碰巧 11/13 08:33
13F：→ caseypie:而是只有這一種「功」的定義因為能和能量互換而流傳至今 11/13 08:34
14F：→ xiaoa:碰巧 + 物競天擇(如果有其它定義) 11/13 17:07
15F：→ hermitwhite:事實上他們當初也是有可能用過mv（現在的動量）來衡量 11/13 17:15
16F：→ hermitwhite:做功，但在應用中發現mv^2比較能描述他們想要的東西。 11/13 17:16
17F：→ Oikeiosis:牛頓就是用mv來守恆的 mv也可以守恆 mv^2也可以守恆的 11/13 17:57
18F：→ Oikeiosis: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 11/13 17:58
19F：→ gamer:動量守恆不見得能量會守恆喔。 11/13 19:08