理想氣體物態(tài)方程的四種推理方法及兩點(diǎn)質(zhì)疑

邵云

理想氣體物態(tài)方程的四種推理方法及兩點(diǎn)質(zhì)疑

邵云

（南京曉莊學(xué)院 電子工程學(xué)院，江蘇 南京 211171）

系統(tǒng)性地展示了推理理想氣體物態(tài)方程的四種方法，其中前三種方法是利用等壓、等體、等溫三種等值過程中任意兩種的組合來進(jìn)行推理，第四種則是根據(jù)物態(tài)方程的思想來進(jìn)行推理．指出其中利用等壓和等體過程組合的推理方法可能存在因氣體溫度過低或過高從而導(dǎo)致推理方法受限的問題，而第四種推理方法則可能存在歷史邏輯性的問題．

理想氣體；物態(tài)方程；推理方法；等值過程；質(zhì)疑；歷史邏輯

在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，對于理想氣體的物態(tài)方程，存在著四種推理方法；后經(jīng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)后又發(fā)現(xiàn)，這四種推理方法已在不同的文獻(xiàn)[1-8]中或多或少地做了介紹，只是介紹得都不夠系統(tǒng)與深入．在經(jīng)過反復(fù)的思考后發(fā)現(xiàn)，其中的兩種方法可能存在理想氣體不再成立的科學(xué)性問題，或者歷史邏輯性的問題．現(xiàn)將這四種推理方法一一展示，指出并說明其中兩種方法的問題所在，藉以與讀者共同探討．

1　利用等值過程組合推理理想氣體物態(tài)方程

利用等壓、等體、等溫三種等值過程中任意兩種過程的組合推理理想氣體的物態(tài)方程，是比較常見的推理思路．這在大、中學(xué)教科書及部分期刊文章中均有所介紹，但是介紹得都不夠全面深入．

圖1 推理理想氣體物態(tài)方程三種方法的過程

式（7）即為理想氣體的物態(tài)方程．

圖2　改進(jìn)后的兩種“等壓+等體”推理思路的過程

2　通過預(yù)設(shè)物態(tài)方程推理理想氣體物態(tài)方程

3　結(jié)語

在物理教學(xué)或科研的推理過程中，尊重物理規(guī)律，尊重客觀歷史事實(shí)，力求避免科學(xué)性、邏輯性的疑問，總是我們應(yīng)該盡力所追求的目標(biāo)．

[1] 李椿，章立源，錢尚武．熱學(xué)[M]．3版．北京：高等教育出版社，2015：15-17．

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

[3] 范宏昌．熱學(xué)[M]．北京：科學(xué)出版社，2003：13-15．

[4] 人民教育出版社課程教材研究所，物理課程教材研究開發(fā)中心．普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·物理（選修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養(yǎng)：以流體模型推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程為例[J]．中學(xué)物理教學(xué)參考，2020，49（30）：13-14．

[6] 陳新華，劉霽華．體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的物理探究教學(xué)：以“理想氣體的狀態(tài)方程”為例[J]．物理教師，2019，40（7）：11-14．

[7] 周為仲．理論實(shí)驗(yàn)并行 核心素養(yǎng)凸顯：“理想氣體的狀態(tài)方程”教學(xué)賞析[J]．物理之友，2019，35（11）：3-5．

[8] 沈瑞清．理想氣體狀態(tài)方程的教學(xué)改進(jìn)：兼談“推導(dǎo)”能力的培養(yǎng)[J]．物理教師，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] 科學(xué)出版社名詞室．物理學(xué)詞典：上冊[M]．北京：科學(xué)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．

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[13] 郭奕玲，沈慧君．物理學(xué)史[M]．2版．北京：清華大學(xué)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，江蘇鎮(zhèn)江人，講師，從事力學(xué)、熱學(xué)研究．E-mail：shaoyun1973@163.com