本文拟结合平衡态热力学及准静态过程假说^[1,2]原理，探究理想气体恒压及等压膨胀过程热力学性质所呈

现的规律，供参考.

       理想气体恒压及等压膨胀过程，参见如下图1所示：

                                                     图1.理想气体恒压及等压过程示意图

       图1中理想气体始态1（p₁,V₁,T₁），终态2（p₂,V₂,T₂），环境大气压强（或外压）为pe.

       依热力学基本原理可得：

       恒压过程：p₁=p₂=p_e，dp=0；

       等压过程：p₁=p₂=p_e，dp≠0.

 1. 平衡态热力学解析

      平衡态热力学对应的热力学第一定律表示式参见如下式（1）所示：

       dU=δQ+δW_T+δW'                  （1）

      式（1）中体积功（δW_T）定义为：

      δW_T=-p_e·dV                              （2）

      对于理想气体的单纯pVT变化，式（1）中非体积功（δW'）规定为0，

      即：δW'=0                                 （3）

     将式（2）、（3）分别代入式（1）可得：

      dU=δQ-p_e·dV                            （4）

     式（4）积分可得：

      ΔU=Q-p_e·ΔV                              （5）

       由图1可知过程①、②及③的始、终态分别重合，则三个过程的 ΔU、ΔV及Q分别相同；该结论明显违背

了热力学的“功、热”均为过程函数的原始设计.

 2. 准静态过程假说解析

      准静态过程假说对应的热力学第一定律表示式参见如下式（6）所示：

       dU=δQ+δW_V+δW'                  （6）

      式（1）中体势变（δW_V）定义为：

      δW_V=-p·dV                               （7）

      对于理想气体的单纯pVT变化，式（6）中有效功（δW'）规定为0，

      即：δW'=0                                （8）

     将式（7）、（8）分别代入式（6）可得：

      dU=δQ-p·dV                            （9）

     式（9）积分可得：

                           （10）

       由图1可知过程①、②及③的始、终态分别重合，则三个过程的 ΔU相同；路径不同，过程①、②及③体势

变（-p·dV）积分结果不同，由式（10）所得热量也不同，该结论可与热力学的“功、热”均为过程函数的原

始设计保持一致.

 3. 结论

    ⑴平衡态热力学体积功的相关规定，导致理想气体恒压与等压膨胀过程的功、热值分别相同；违背了功、热

均为过程函数的原始设计.

   ⑵由准静态过程假说体势变所得的相关结果，较好地与功、热均为过程函数的热力学规定保持一致.

参考文献

[1]余高奇. 热力学第一定律研究. 科学网博客, 2021,8.

[2]余高奇. 热力学过程的基本概述. 科学网博客,2023,1.