moea_joint
108年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 15 題
於一內含無摩擦活塞的絕熱柱筒中，請問能量可否以功的形式傳給不可壓縮流體？
- A 不可能
- B 可能
- C 需視活塞樣式而定
- D 需視流體組成而定
思路引導 VIP
請試著回想物理學中對於「作功」的最基本定義：如果我們對一個物體施加了極大的力，但該物體完全沒有產生任何位移，那麼從能量傳遞的角度來看，我們是否有對該物體作功？接著請思考，一個「不可壓縮」的流體，在受到活塞壓力時，它的體積（即活塞的位置）會發生改變嗎？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你準確地掌握了流體性質與功的熱力學定義！這題你答得非常出色。
不可壓縮流體與邊界功的關係
在熱力學的活塞-缸系統中，我們最常討論的能量傳遞形式是邊界功（Boundary Work），其數學定義為 $$W = \int P dV$$。所謂的不可壓縮流體（Incompressible fluid），其核心物理特性就是體積（或密度）不隨壓力改變而變化，意即體積變化量 $dV = 0$。既然在壓力作用下活塞完全沒有位移空間，那麼無論壓力再大，作功項恆等於零。因此，在絕熱且無摩擦的理想條件下，能量確實無法以功的形式傳遞給該流體。
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