?【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學(xué)叢書編委會”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書是大半個世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來自學(xué)。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實的學(xué)酥重新自修以查漏補(bǔ)缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的注解。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學(xué)叢書』其實還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因為6677版保留了很多古早知識，讓我終于搞明白了和老工程師交流時遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險極小，即使出版社再版也只會再版80年代改開版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯的自學(xué)教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』上傳成文字版。

第四章氣體的性質(zhì)

【山話||? 本系列專欄中的力單位達(dá)因等于10??牛頓；功的單位爾格等于10??焦耳；熱量的單位卡路里等于4.186焦耳。另外這套老教材中的力的單位常用公斤，如今是不允許的，力是不能使用公斤為單位的?！??

§4-10氣體在迅速膨脹和壓縮時溫度的變化——絕熱變化

【01】實驗證明，氣體被迅速地壓縮時，它的溫度會升高；而在迅速地膨脹時，溫度卻又會降低。

【02】例如，先在一個厚壁玻璃圓筒的底上放一塊被乙醚稍微沾濕的棉花，使筒內(nèi)產(chǎn)生具有爆發(fā)性的乙醚和空氣的混合物。然后把活塞很快地從筒口向筒底推下去（圖4·10）。這時，我們將看到，筒內(nèi)發(fā)生了小小的爆炸，棉花開始燃燒起來。這種現(xiàn)象告訴我們，當(dāng)筒內(nèi)的混合物被很快地壓縮時，溫度急劇地上升。

【03】這一原理已經(jīng)在技術(shù)上得到了廣泛的應(yīng)用。例如在狄塞耳內(nèi)燃機(jī)里，汽缸中的空氣被迅速壓縮時，溫度急劇升高，使噴入汽缸中的液體燃料達(dá)到燃點而燃燒起來（關(guān)于這種內(nèi)燃機(jī)的工作情形，將在第八章中進(jìn)行討論）。

【04】那么怎樣來解釋這種現(xiàn)象呢？我們知道，物體溫度的改變是跟內(nèi)能的改變相互聯(lián)系著的（見§2-2）。當(dāng)氣體被迅速地壓縮時，它的溫度開始升高，這表明氣體的內(nèi)能增加了。而氣體內(nèi)能的增加是由于外力對氣體做了功的緣故。

【05】氣體迅速膨脹時的溫度降低現(xiàn)象也可以從下面的實驗中看出。把水汽充入一個玻璃瓶里，瓶口用塞子塞緊，再把空氣打入瓶中。當(dāng)瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)增加到某一限度時，里面的空氣就會推開塞子沖出來。這時瓶中的水汽開始冷卻而凝成了霧（圖4·11）。由此可見，當(dāng)氣體迅速膨脹時，它本身做了功，因而內(nèi)能減少，溫度降低。

【06】顯然，氣體被迅速地壓縮時的變熱和膨脹時的冷卻現(xiàn)象，都是能量守恒定律的一種表現(xiàn)。

【07】利用氣體迅速膨脹時溫度的急劇降低現(xiàn)象，可以制取液態(tài)氣體，關(guān)于這一點將在第七章中加以敘述。

【08】日常生活的經(jīng)驗告訴我們，一個物體跟周圍物體以熱傳遞的方式交換內(nèi)能的過程是需要一段時間的。例如把水壺放在火爐上燒開水，或者使杯里的熱水冷卻，都要經(jīng)過一段時間。如果時間大短，那么，物體之間的熱交換實際上還來不及進(jìn)行。當(dāng)我們迅速地壓縮氣體或讓氣體迅速地膨脹時，氣體狀態(tài)的變化進(jìn)行得如此地快，以致來不及跟周圍的物體以熱傳遞的方式交換內(nèi)能【一般就說“沒有熱量的交換”】，這種過程叫做絕熱過程。

【09】由于這時氣體跟周圍物體沒有熱量的交換，因此，對氣體做功時，氣體的內(nèi)能增加；而當(dāng)氣體本身做功時，內(nèi)能減少。

【10】一般說來，氣體狀態(tài)進(jìn)行得很快的變化都可以當(dāng)作是絕熱過程。

【11】根據(jù)分子運動論，我們能夠更清楚地解釋氣體在迅速壓縮時的發(fā)熱現(xiàn)象和迅速膨脹時的冷卻現(xiàn)象。

【12】氣體分子向靜止不動的器壁撞擊并從它上面彈回時，分子的速度和動能值在撞擊前后是相等的。如果分子向朝著它們運動的活塞撞擊，那么它們從活塞彈回時的速度和動能就要比撞擊前大一些（這跟乒乓球碰在朝它打來的球拍上以后速度增大的情形類似），因為朝著氣體分子運動的活塞把附加的能量傳給了跟它發(fā)生碰撞的分子，因此，氣體在受壓縮時內(nèi)能會增大。相反，如果分子向離開它們移動的活塞撞擊，那末彈回時的速度和動能就要比撞擊前小一些，因為這時分子推動活塞使之后退，把自己的一部分動能傳給了活塞。所以說，膨脹時氣體的內(nèi)能減少。