過程量與狀態量


物理量:物理學是實驗科學,其數值和單位都是通過測量並歸納出的數量關系;故物理量中的'量’實際上包含測量(度量)的數值和單位以及幾個測量數量的關系。

比如位移和時間可以直接測量,而速度、加速度則是通過位移和時間表達出來,即位移、時間、速度、加速度都是用來描述物體運動的物理量。

亦即物理量是由測量的數值和單位等組成的。物理量可分為狀態量和過程量兩種。

狀態量和過程量

狀態量:對任意閉合環路該量的積分積分為零,或者說這個量經過任意過程后其變化只與初末狀態有關,與過程路徑無關。典型的狀態量:位置、能量、體積、密度、速度、加速度、溫度、熵、標量勢等。

過程量:存在某一閉合環路該量積分不為零,或者說經過某個過程后其變化不僅取決於初末狀態,還與過程路徑有關。典型的過程量:位移、功、熱等。

狀態量與過程量辨析

1.看變化是否和“路徑”有關

物理意義:一個初始狀態,經過任意的一系列變化之后回到這個狀態,整個過程中那些總是回到初始值的那些量就是狀態量,而隨着中間變化路徑而改變的那些量就是過程量。

數學意義:狀態量是函數性質的,它沒法表示成誰的全微分,而它的全微分能夠對應一個過程量。比如位置並不是誰的微分,而它的微分對應的是無窮小的位移。

亦即狀態量不能表示成某個全微分,過程量則能表示成某個全微分。

注意:“微分”和“微元”不太一樣,“微分”既可指一個無窮小的“變化”,也可指一個無窮小的組成“部分”,而“微元”只是指一個無窮小的組成部分。

例如,微分dE指的是能量的一個無窮小變化(變化量),而不是能量的一部分;而微元dW就是功的一個無窮小的部分。

狀態量和過程量的區分,就在這里。一個量可以表示成全微分,那不意味着它就是誰的全微分。

2.狀態量反映物質的狀態,是實在的。過程量是輔助量,是虛的。

狀態量直接涉及過程中的某些狀態,過程量涉及到某一物理現象發生的整個過程。因此,相應地就引人了許多關於描述某些物理過程的過程量和用來描述某些特定的物理狀態的狀態量。從而來定量地分析、研究某些過程中這些物理量之間的變化關系及引起變化的原因.。

過程量與狀態量的區分是過程量是與時間間隔相對應的,而狀態量是與時刻相對應的。最常見的與狀態相對應的狀態量有:動量、動能、角動量、速度、加速度、力、勢能等;與過程相對應的過程量還有:沖量(力對時間的累積)、功、沖量矩(力矩對時間的累積)、位移、路程等。

  1. 狀態量是描述物質系統狀態,過程量是描述物質系統的狀態變化。

狀態量是描述物質系統狀態的物理量,如:位置、速度、動量、勢能、動能、角速度、角動量、壓強、溫度、體積等等都是狀態量。物質系統在外界作用下,它的狀態將隨時間而發生變化,描述該系統狀態量也隨時間而發生變化。狀態量描述物體在某個狀態時具有的性質。

過程量是描述物質系統狀態變化過程的物理量,如;力的沖量、功、熱量等都是過程量,它們都與一定的物理過程相對應.一般說來,物質系統從某一個狀態變化為另一個狀態,如果經歷不同的物理過程,雖然初始狀態與終了狀態相同,但過程量並不相同。描述力矩對時間積累效應的物理量是沖量矩,是過程量,描述力矩對空間積累效應的物理量是力矩功,也是過程量。過程量描述物體在某一過程中的某一性質的變化。

過程量是物體經過一段時間所能完成的物理量.如做功,平均速度等.對應的是時間間隔!狀態量是物體在某一時刻的表現量.如瞬時速度,瞬時功率等.對應的是時刻


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