邵云

理想气体物态方程的四种推理方法及两点质疑

邵云

（南京晓庄学院 电子工程学院，江苏 南京 211171）

系统性地展示了推理理想气体物态方程的四种方法，其中前三种方法是利用等压、等体、等温三种等值过程中任意两种的组合来进行推理，第四种则是根据物态方程的思想来进行推理．指出其中利用等压和等体过程组合的推理方法可能存在因气体温度过低或过高从而导致推理方法受限的问题，而第四种推理方法则可能存在历史逻辑性的问题．

理想气体；物态方程；推理方法；等值过程；质疑；历史逻辑

在教学中发现，对于理想气体的物态方程，存在着四种推理方法；后经查阅相关文献后又发现，这四种推理方法已在不同的文献[1-8]中或多或少地做了介绍，只是介绍得都不够系统与深入．在经过反复的思考后发现，其中的两种方法可能存在理想气体不再成立的科学性问题，或者历史逻辑性的问题．现将这四种推理方法一一展示，指出并说明其中两种方法的问题所在，藉以与读者共同探讨．

1　利用等值过程组合推理理想气体物态方程

利用等压、等体、等温三种等值过程中任意两种过程的组合推理理想气体的物态方程，是比较常见的推理思路．这在大、中学教科书及部分期刊文章中均有所介绍，但是介绍得都不够全面深入．

图1 推理理想气体物态方程三种方法的过程

式（7）即为理想气体的物态方程．

图2　改进后的两种“等压+等体”推理思路的过程

2　通过预设物态方程推理理想气体物态方程

3　结语

在物理教学或科研的推理过程中，尊重物理规律，尊重客观历史事实，力求避免科学性、逻辑性的疑问，总是我们应该尽力所追求的目标．

[1] 李椿，章立源，钱尚武．热学[M]．3版．北京：高等教育出版社，2015：15-17．

[2] 秦允豪．热学[M]．4版．北京：高等教育出版社，2018：14-16．

[3] 范宏昌．热学[M]．北京：科学出版社，2003：13-15．

[4] 人民教育出版社课程教材研究所，物理课程教材研究开发中心．普通高中课程标准实验教科书·物理（选修3-3）[M]．3版．北京：人民教育出版社，2010：23-24．

[5] 孟淑莉．注重教材挖掘提升核心素养：以流体模型推导理想气体状态方程为例[J]．中学物理教学参考，2020，49（30）：13-14．

[6] 陈新华，刘霁华．体现科学本质的物理探究教学：以“理想气体的状态方程”为例[J]．物理教师，2019，40（7）：11-14．

[7] 周为仲．理论实验并行 核心素养凸显：“理想气体的状态方程”教学赏析[J]．物理之友，2019，35（11）：3-5．

[8] 沈瑞清．理想气体状态方程的教学改进：兼谈“推导”能力的培养[J]．物理教师，2001，22（1）：16-17．

[9] Haynes W M．CRC Handbook of Chemistry and Physics[M]．97th ed．Boca Raton：CRC Press，2017：1-6，1-7，6-133．

[10] 科学出版社名词室．物理学词典：上册[M]．北京：科学出版社，1988：6-4．

[11] National Institute of Standards and Technology（NIST）．ThermoPhysical Properties of Fluid Systems[EB/OL]．https：//webbook.nist.gov/chemistry/fluid，2023，4．

[12] 常树人．热学[M]．天津：南开大学出版社，2001：45．

[13] 郭奕玲，沈慧君．物理学史[M]．2版．北京：清华大学出版社，2005：60-62，66-69．

Four reasoning methods of ideal gas equation of state and two questions

SHAO Yun

（School of Electronic Engineering，Nanjing Xiaozhuang College，Nanjing 211171，China）

Four methods for reasoning the equation of state of ideal gas are systematically presented，three of which are based on the combination of any two of the three equivalent processes of equal pressure，equal volume and isothermal，and the fourth is based on the idea of the equation of state．It is pointed out that the reasoning method using the combination of equal pressure and equal volume processes may have the problem that the reasoning method is limited due to the too low or too high gas temperature，while the fourth reasoning method may have historical logic problems．

ideal gas；equation of state；reasoning methods；equivalent process；question；historical logic

1007-9831（2023）12-0107-04

O551.3∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2023.12.019

2023-05-15

邵云（1973-），男，江苏镇江人，讲师，从事力学、热学研究．E-mail：shaoyun1973@163.com