张国锋 周越

( 北京航空航天大学物理科学与核能工程学院物理系 北京 100191)( 北京林业大学理学院 北京 100083)

准静态过程是热力学中一种有重要意义的理想过程. 因为在准静态过程中，系统连续经过的每个中间态都可以近似地看成平衡态, 因此，可以用统一的宏观参量进行描述, 从而可以方便地对热力学过程中系统做功和热传递进行定量计算. 在普通物理范围内, 对热力学过程的讨论大都基于准静态过程.

在讲解准静态过程时, 不少教材都举如下模型为例[1～5]，一个气缸的活塞上放置有大量很小的砝码或者沙粒, 如果将小砝码或沙粒足够缓慢地逐个去掉, 则气缸内的气体缓慢膨胀的过程可以视为准静态过程. 为了更直观地说明准静态过程是如何取得的, 部分教材进一步做了如下论证[1～3],如果将活塞上的大砝码一次性去掉, 最开始只有活塞附近的气体开始膨胀, 减压的影响以声速在气缸中传播, 经过复杂的弛豫过程, 最终系统达到了新的平衡态，如图1(a). 在中间过程气缸内的气体处于非平衡态, 各处没有统一的压强, 因此,整个过程只有初态和末态可以在p-V图上表示出来，如图2(a); 如果把大砝码分成两个, 去掉一个后,待系统恢复平衡再去掉另一个，如图1(b), 则在p-V图上除了初态和末态外还可再标出一个中间点，如图2(b); 如果把砝码分为更多份并依次去掉，如图1(c), 则在p-V图上就可以得到一系列的中间点，如图2(c); 以此类推, 如果将砝码无限地分……