膨胀过程和压缩过程做功

‘壹’ 活塞封闭的气体,膨胀和压缩与气体做功关系

pV/T=nR（定值）,T不变，V减小，所以p增大

‘贰’ 为什么压缩功总大于膨胀功

压缩气体时，会增加气体的内能，而膨胀时气体内能会降低
所以压缩功总大于膨胀功

‘叁’ 如何解释压缩机膨胀过程

理论上压缩机没有膨胀过程，只是现实中气缸余隙无法消除，存有少量气体，在活塞压缩做功完成返回时膨胀。
常说的膨胀做工是汽车发动机燃油燃烧膨胀做功。

‘肆’ 膨胀功、流动功、轴功和技术功之间的区别和联系

膨胀功、流动功、轴功和技术功之间的联系是：膨胀功和压缩功是过程功，轴功及动能变化和位能变化统称技术功。

膨胀功、流动功、轴功和技术功之间的区别是：

1、所占比例不同：从工程应用来看，技术功中轴功所占的比例大、占据能量转换的主流形式，所以技术功即轴功。流动功开口系统存在，闭口系统没有。

2、做功方式不同：膨胀功是指系统体积变化所完成的膨胀功或压缩功；流动功是指工质在流动时，总是从后面获得推动功，而对前面作出推动功，进出系统的推动功之差称为流动功；技术功是指技术上可资利用的功。

(4)膨胀过程和压缩过程做功扩展阅读

膨胀功可分为膨胀功和非膨胀功。 前者是由于体系的变化而引起的，后者则包括除体积膨胀功以外的其它各种功，如表面功和电功等。非膨胀功有时又称为有用功，但这个称呼不是很妥当，因为它意味着膨胀功是无用的，事实上在许多场合膨胀功是很有用的。

技术功是内部功，当忽略摩擦时，内部功在数值上等于轴功，所以技术功在本质上就是轴功。从技术功的另一个定义式来看，由于膨胀功和流动功属于有严格区别的不同种类的功。

所以从热转化为功的根本角度来讲，只是表明了技术功来源于膨胀功扣除流动功之后的部分，也就是说技术功既不是膨胀功，也不是流动功，技术功本身属于何种类的功，。

参考资料来源：网络——技术功

参考资料来源：网络——膨胀功

参考资料来源：网络——流动功

‘伍’ 大学二年级物理化学气体膨胀做功问题 困扰我好久了 求老师解答

机械功的定义就是外力对系统做功，W=FScosx，没有系统对外力做功这一说。当x大于90°时，外力对系统做功为负值，此时我们通常称系统克服外力做功（这只是换一种说法，并未重新定义功）。

恒外压过程，气体的体积（变化）功W=-Pe（V2-V1）是根据机械功的定义严格导出的，这里只能把气体视为系统，无论气体被压缩还是气体膨胀，我们都必须以外力计算功，气体膨胀时，W为负值，我们称之为系统克服外力做功（实质上还是外界对系统做功，不过是做负功）。

如果你一定要将外界视为系统，对于你的例子我们根本不知道外界到底是什么物体（或系统），可能是一个产生恒压的机械装置，也可能是大气。如果我们讨论“系统”（用引号表示我们将一般讨论中的外界视为系统）受到来自于气体的“外力”作用，当“系统”是一个不可压缩系统时，根本不存在体积功的概念，自然W=-∫pidV=0（注意dV是“系统”的体积变化），如果将上式中的dV认为是气体（外界）的体积变化，这种计算是完全的概念错误。“系统”是大气时，我们不清楚大气体积究竟如何变化（不可简单认为大气体积减少了V2-V1，大气是一个开放系统没有明确的体积），因此也无法讨论体积功。即便能够讨论，对于气体本身也没有意义，我们关心的是容器中气体，而不是大气。

对容器中气体应用热力学第一定律，只能是外界（大气）对气体做功量+气体从外界（大气）吸热量=气体内能增量。你要以大气为系统那也只能是外界（气体）对大气做功量+大气从外界（气体）吸热量=大气因与外界（气体）交换能量导致的内能增量。而不能是气体对大气做功量（大气为系统）+气体从大气吸热量（气体为系统）=气体内能增量（气体为系统）。因此你以气体为系统时，追究气体对外界的做功量到底是多少是没有意义的，有意义的是系统克服外力的做功量（就是外界对系统的做功量的负值）。你以大气为系统通过大气的能量变化，来间接讨论气体的能量变化是舍近求远。

因此我们讨论的体积功总是外力对气体的做功，我们无需关心外力到底是什么物体提供的，我们关心的是气体的能量变化，而不是外界的能量变化。需要知道外界的能量变化时，我们可以通过对系统的能量变化和能量守恒来推断，直接以外界为系统分析功是难以得出结论的。

这个问题透彻搞清楚的确很不容易。下面再举个典型例子可以说明不可逆过程中体积功的难以捉摸之处。例如一个绝热、定体积气缸中部有一无质量、无摩擦绝热活塞（初始以销子固定活塞），气缸左侧充有1mol，2atm，273K理想气体O2，右侧充有1mol，1atm，273KO2，拔掉销子后，问左侧气体对右侧做了多少功（即外力对右侧气体做了多少功）？左侧气体克服外压做了多少功（即外力对左侧气体多了多少功的负值）？这个问题平衡热力学中无法讨论，困难在于两侧气体发生的过程都是不可逆过程，两侧气体过程中都是非平衡态，没有明确的压强（每一侧内部压强处处不等），也就是说一侧对另一侧施加的外压不清楚是多少，无法直接用积分计算。为了能够讨论这个问题，必须将系统分成大量的薄层（每一层宏观小，微观大），每一层近似有确定的压强，分别对这些层应用第一定律去分析功、热量、内能和动能的变化（注意非平衡态时，每一层的动能会变化，层之间既有能量交换又有物质交换），最后对所有层求和，得出整个系统的能量变化情况，因此问题极为复杂，本人对此也没有深入研究。但我们可以根据能量守恒断定：当左侧气体膨胀至最终的平衡态（此时没有宏观动能【注】。严格的平衡态无法达到，在平衡态之前，两侧气体在平衡位置附近做往复有阻尼震荡运动，阻尼来自于气体内部的摩擦力，即粘滞阻力，粘滞阻力将宏观动能逐步耗散为内能），左侧气体对右侧的做功量一定=右侧气体对左侧气体的做功量的负值=左侧气体克服右侧气体压力的做功量。

【注】有宏观动能变化时，热力学第一定律的表达式不再是内能增量=功+热量，左边应加上一项动能增量。

恒外压的不可逆过程，外压不变，这时才有可能容易地计算系统克服外压做功。此时你想利用功的定义直接计算气体到底对外界做了多少功，一方面没有意义（我们分析气体能量变化用不着它），另一方面由上例可见直接计算也非常困难。楼主认为的“气体作用于挡板上的力应该大于Pe啊，Pi是逐渐减小的最后等于Pe，也就是说气体对挡板的压力逐渐减小最后等于外界大气压力，所以我认为气体对外做的功应该大于上式所列的公式”并不一定能成立，你不清楚pi到底是多少，到底如何变化，也不清楚空气体积到底减少多少。由于没有绝热条件，我们无法仅根据能量守恒，去比较气体对大气做功和气体克服大气压做功的相对大小。

如有不明欢迎进一步探讨。

‘陆’ 一定质量的气体，膨胀过程中是外界对气体做功还是气体

气体对外做功。
因为气体对外的作用力是向外的，而运动方向也是向外的，所以对外做功是正功。
反之，如果压缩的话，作用力是向外的，运动方向是向内的，所以气体对外做负功，也就是外界对气体做功。