收稿 日期 ：２ １－９ １ ０ １０ — １ － 作者简介 ：刘翠红 （ ９４ ，女，河南林州人，讲师，硕士 ，从事工程电磁场研究．Ｅ ｍ ｉ ｉ ｈ ｈｃ ｄ ．Ｉ １７．） － ａ ：ｌｃ＠ｈｕ ． ｕ Ｆ ｌ ｕ ｅ Ｃ
第ｌ 期
刘翠红 ，等 ：推荐一个 理想气体的宏 观定义
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为了在定义理想气体时使用尽可能少的结论 ，也就是要符合这里的简洁性原则．但他们通常都犯了一个错 误 ，即拔高正确性原则．
２ 非规律原则 ． ３
非规律原则的含义是 ：在定义一个对象时 ，一般不要使用该对象所符合的规律．因为一个对象所符合 的规律通常是很多的 ，用对象所符合 的规律来定义对象很容易导致定义的泛滥．
关键 词 ：理想 气体 ；定 义 ；宏 观
中图分类 号 ：Ｏ ５ ５１
文 献标识 码 ：Ａ
ｄ ｉ ０３６／ｉ ｎ１０ — ８ １ ０２０ ．１ ｏ：１． ９ ．ｓ．０７ ９３ ． １．１ ６ ９ ｊｓ ２ ０
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依照这个原则分析 ，定义 ５ 和定义 ６ 使用的分别是理想气体 的一个实验规律 ，因此都不符合非规律原
则． ２４ 历史 背景 原则 ．
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高 师 理 科 学 刊
第３ ２卷
历史背景原则的含义是：在定义一个概念时，不能脱离产生该概念的历史背景．或者换句话说 ，应当 研究早期 的学者是在研究什么问题 ，以及 出于什么考虑的情况下提出该概念的．只有这样才能还原概念的 本 来 面 目，并且尽 可能 的突 出概念 的本质 ． 例如：质点的概念是人们发现在很多问题 中物体的体积和形状可以忽略的情况下提出的， 以质点通 所 常被定义为 “ 实际物体在线度趋于零 时的极限” ．再如 ：刚体的概念是人们发现在很多问题 中物体的形变
２ 定义概念应该遵循 的原则
为 了简化理想气体的宏观定义 问题 ， 有必要确定几条定义概念应该遵循的原则．一个科学的定义应该
是正确的 ，简单的，同类等价定义较少的，以及能够直达概念本质的．这也是确定 “ 定义概念应该遵循 的 原则 ”的基本根据．经过研究 ， 最终把这些考虑概括为 ４ 条原则．
为气体的压
定义 ４ 完全符合方程 ｐ ｖ Ｔ的气体． … Ｖ＝ Ｒ
定义 ５ 完全符合方程 Ｏ ＝ ＝ １２３１ ｕ ｒ Ｏ ｖ ｒ ／ ． ７ ５的气体 ， 中：Ｏ 为气体的体膨胀系数 ； 其 ｒ ｖ
强系数． 定义 ６ 完全符合玻意耳定律的气体． 定义 ７ 实际气体在压强趋 于零时的极限． “∞ ”
只用其中一个就足够了 ， 完全没有必要把这个人的全部信息都用上． 事实上 ，这种 “ 求全”的观点正是造成理想气体 的宏观定义问题混乱局面的原因之一 ，是必须要摒弃 的，因为如果不摒弃这种观点 ，人们还将继续在这种方向错误的工作上简洁性原则的含义是 ：一个定义使用的结论应该尽可能的少． 依照这个原则分析 ， 定义 １ ， 都使用了不止一个结论．定义 ４ ，２ ３ 表面上只使用了一个结论即理想气 体状态方程 ， 但我们知道理想气体状态方程实际上包含 了玻意耳定律 、盖 ・ 吕萨克定律、查理定律和阿伏 伽德罗定律 ，因此定义 ４ 也使用了不止一个结论．定义 ５ ， 都只使用了一个结论．因此在以上诸定义 ，６ ７ 中，定义 １ ４ — 都不符合简洁性原则． 另外这里需要说明的是 ，以往很多作者花了很大精力来讨论理想气体的某些结论的独立性 ，其实也是
这种观点实际上是拔高了正确性原则 ， 是完全不必要的．定义一个对象，只要能够唯一的把该对象界 定下来就可以了，完全没有必要把该对象的全部性质都反映出来．举例来说 ，假设任何 ２ 个人的身份证号 码不同，身高不同，质量不 同，血压不同等 ，那么要界定一个人 ，身份证号码 、身高、质量、血压等信息
文献『 １ ，１］ １ ４ —１ 关于理想气体的宏观定义 的讨论主要集 中在 ２个问题 ： １ 理想气体温标在其可实现 （） 范 围内是否与热力学温标等价 ； ２ 理想气体 的主要实验定律如波意耳定律 、焦耳定律等到底有几个是完 （） 全独立的． 讨论的结果也不完全一致 ， 因此不 同的作者给出了理想气体的很多不 同的宏观定义， 大概有 １ ０ 多个 ， 而且按照某些教材或文献的做法，还可以有更多．为简洁起见 ，不全部列举这些定义 ，只把 比 较典 型 的几 个列举 如 下 ： 定义 １ｊ 完全符合玻意耳定律、理想气体温标 （ Ｉ ８ 或阿伏伽德罗定律 ） 和焦耳定律 的气体． 定义 ２ 。 完全符合玻意耳定律和阿伏伽德罗定律的气体． 定义 ３ ｕ 完全符合方程 ｐ ｖＴ和焦耳定律的气体． Ｖ＝ Ｒ
文章 编号 ：１０ — ８ １（ ０２）０—０ ０ ０ ０ ７９ ３ ２ １ １０ ５— ３
推荐一个理想气体 的宏观定义
刘翠 红 ，彭兴文 ，吴畏 ，朱旭 忠 ，王建永
（ 河海大学 数理部，江苏 常州 ２３２ ） １０２
摘要 ：理想气体的宏观定义问题 已经讨论了很 多年 ， 至今没有一个大家都能接受的结论．提 出 但 了定义概念应该遵循的 ４ 条原则，即正确性原则、简洁性原则、非规律原则和历史背景原则．用 这４ 条原则分析 了理想气体的几个常见宏观定义，发现只有一个定义完全符合这 ４ 条原则，即实 际气体在 压 强趋 于零 时的极 限．
Ｌ Ｕ Ｃ ｉｈ ｎ ， Ｐ Ｉ ｕ－ ｏ ｇ ＥＮＧ Ｘｉｇ ｗｅ ｎ － ｎ，ＷＵ Ｗ ｅ ，Ｚ － ｈ ｎ ，ＷＡＮＧ ａ — ｏ ｇ ｉ ＨＵ Ｘｕ ｚ ｏ ｇ Ｊ ｎ ｙ ｎ ｉ
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第 ３ 卷 第 １ ２ 期
２０１ 芷 ２
高 师 理 科 学 刊
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｃｅ ｃ ｆ ａ ｈ ｒ Ｃｏ ｇ ｎ ｉｅｓｔ ｏ ｒａ ｉｎ ｅｏ ｃ ｅｓ ｏＳ Ｔｅ Ｕｅｅａ ｄＵｎｖ ｒｉ ｙ
Ｖｏ ． ２ Ｎ ． １３ ｏ １
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理想气体是热学研究得最透彻的对象 ， 在热学理论中也占有非常重要的地位．理想气体 的定义通常有 ２种 ，即宏观定义和微观定义．关于理想气体的微观定义 ，目前各教材和文献的观点非常一致 ，即理想气 体是一热力学系统 ， 该系统 中分子的大小可忽略 ，除碰撞瞬间外分子间相互作用可忽略，分子间的碰撞是 完全弹性的“ ．然而关于理想气体的宏观定义 ， 目 在 前的教材和文献 中却 出现了很多 ，而且这些定义相互 间并不完全等价，这给教师讲授和学生学习理想气体的相关 内容带来了一定的混乱．为了解决这一问题， 人们开展了很多研究， 但至今也没有一个大家都能接受 的结论 ， 因此很有必要对这一问题做进一步的研究． 在充分研究 了相关文献和资料后 ， 认为造成 目 前这种混乱局面的根本原因是一些作者对于一个科学的 定义应该满足哪些要求这一问题在认识上存在误 区，因此很有必要确定几条定义概念应该遵循的原则．基
可以忽略的情况下提出的，所以刚体通常被定义为 “ 实际物体在形变趋于零时的极限” ．
用这一原则来分析定义 ７ ．在热学的发展史上 ，在玻意耳定律、盖 ・ 吕萨克定律和查理定律等实验定 律提出之后 ， 人们很快就发现实际气体只是近似符合这些实验定律 ，而且不同实际气体在相同条件下符合 同一定律的程度也不一样 ，但当系统的压强趋于零时，所有实际气体都趋于完全符合这些实验定律．这些 实验事实表明，在系统的压强趋于零时，不同实际气体的个性消失 ， 留下来的只有它们的共性．而理想 保 气体概念所反映的，其实就是这时的不同气体的共性．综合这些 ， 认为定义 ７ 很好地反映了理想气体概念 的历史渊源和本质 ，是符合历史背景原则 的．