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广义功

化学术语

广义功尽管兼收并蓄，包罗很广，但在所有做功过程中有一个共同的表观特点，就是一定有宏观位移产生，或者可以归结为宏观位移的作用。例如，被推动的活塞所发生的是一种宏观位移，而电场、磁场的变化则可以归结为电荷的宏观位移的作用。机械功就是作用力和力做用下受力质点的宏观位移的标积来计算。所以，效仿机械功，广义功的广义元功可以用广义力和广义元位移的乘积表示为：dA=FxdX

基本信息
其中，X为广义坐标，dX为广义位移，Fx为与所选广义坐标相对应的广义力。广义坐标、广义位移和广义力等都是由分析力学借用的概念。广义坐标并不一定是我们平常使用的线坐标，也可以是角坐标、面积坐标，甚至是非几何的物理量；如何选取，视所研究的具体做功过程由方便出发而定。广义坐标选定之后，广义位移和广义力就相应地确定了。广义位移的量纲自然与广义坐标的量纲一样；而广义力的量纲则不一定是力的量纲，但它与广义位移乘积的量纲则一定要和机械功的量纲相同。例如，为了方便计算上述活塞发生宏观位移的准静态过程中推力的功，可选气缸中气体的体积V为广义坐标，则体积变化为广义位移，而广义力为气体的压强P，于是所要计算的广义力的功A为：
A=(PdV)从V1到V2的积分，其中V1、V2分别为过程开始与终了时气体的体积。
本质特征
做功过程的本质特征时，它必然伴随着能量形式的转化，即伴随着能量从一种形式转化为另一种形式。而在中学物理，由于功的定义只限在机械功的范围，因此它得出的能量守恒定律最多，只能是机械能守恒定律的推论。学生并不能从物理机制的本质上去理解它，而凭着生活经验去想象。其实也就是把能量守恒定律局限在力学的范围里。我们知道机械能守恒定律完全可以由牛顿定律推导出来，仅仅使牛顿运动定律的一个推论，当然也就体现不出普遍的能量守恒定律的高度综合、联系和概括一切自然现象的本质的深刻意义。在普通物理的范畴里，广义功的出现使得与之相联系的其他能量形式被引入功能关系的视野。如上活塞做的广义功对应了内能的变化，而更一般地，当其他形式的广义功对应着其他形式的能量，比如电磁能、核能等等，那么能量守恒定律真正地从功能转化的角度被深刻地认识了。也就是说，在普物的范畴里，能量守恒定律才真正从机械能守恒定律中独立出来，成为一条概括一切自然现象本质的普适的定律。
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