任海林

（南京理工大学机械工程学院 江苏 南京 210094）

谭伟石 徐 浦

（南京理工大学应用物理系 江苏 南京 210094）

1 引言

在理想气体p－V图上的直线过程有四种，分别是：

（1）等压过程p＝C；

（2）等容过程V＝C；

（3）直线过程p＝KV＋C（K＞0）；

（4）直线过程p＝－KV＋C（K＞0，C＞0）．

以上4式中C为常量，K为比例系数．其中（3）和（4）直线过程在大学物理教材［1，2］里都有详细讨论，本文只做概略性的论述，重点讨论后面两种过程．

从实际的物理意义来考虑，在研究理想气体的性质时，应该将其状态变化范围限定于p＞0，V＞0，T≥0，其中T＝0为绝对零度，存在理论研究的意义．对于理想气体而言，p＝0是不可达到的，而V＝0是没有意义的．所以，本文所指理想气体的状态，在p－V图中仅限于第一象限区域，并去除p轴和V轴上的状态点，即p＝0和V＝0的状态点．

2 四种直线过程的讨论

2． 1 等压过程p＝C

假设过程是由初态A到终态B，即等压膨胀过程，如图1（a）所示．TA和TB分别为ν摩尔理想气体在初态A和终态B的热力学温度．

由理想气体状态方程pV＝νRT可得，当p＝C时，T与V的函数关系为，如图1（b）所示．

图1 理想气体的等压膨胀过程

根据热力学第一定律，并考虑到理想气体的内能是温度的单值函数，在从初态A到终态B的等压膨胀过程中气体的温度升高，内能增加，同时，气体一直对外做功．所以，由A到B的过程中，理想气体始终是吸热的，吸热量为

式中CV，m为理想气体的定容摩尔热容．

等压膨胀过程中，理想气体始终吸热，所吸收的热量一部分用来提高自身的内能，另一部分用来对外做功．

2． 2 等容过程V＝C

图2（a）所示为理想气体的等容升压过程示意图……