广东 陈庆贺

在现行的课程设置中，热力学的内容被安排在教材选修3-3里。对于全国大多数地区的学生来讲，热力学知识属于选考内容。高考中分值不高，学习时花费的时间和精力也相对较少。因此，一番复习考试过后，能留在学生脑海中的可能只剩下三个气体实验定律。与力学、电磁学所展现出来的恢宏而复杂的知识体系相比，热力学给人的印象是知识点零碎、要记忆的内容较多、系统性和思想性不强。其实，这纯属误解。在热力学知识中，同样蕴含着丰富的物理学思想方法，其思维之严谨、方法之巧妙，与力学、电磁学相比毫不逊色。本文试浅析之。

一、理想化模型的思想

正如“质点”在力学中的基础地位，“理想气体”是热力学研究的主要模型。“理想气体”是一种理想化的物理模型，从微观角度来看，“理想气体”有以下三个特点：1.气体分子是没有大小的质点；2.气体分子间相互作用力很小，除了碰撞外，不考虑其他的相互作用，也不考虑分子势能；3.气体分子间以及气体分子与器壁之间的碰撞，认为是弹性碰撞。如此看来，“理想气体”模型的本质，类似于力学中的“弹性小球”模型。

【例1】密闭气体的压强，是大量气体分子频繁碰撞容器壁的结果。试证明：理想气体的压强p正比于单位体积的分子数n和分子平均动能ε的乘积。

【解析】假设某容器中单位体积的分子数为n，每个气体分子的质量均为m，其运动的平均速率为v。如图1所示，在容器内任意选取一块面积为S的截面，则在很短的时间t里，能够与截面碰撞的分子必定处于以S为底、vt为高的长方体A内。……