我这样理解气体能量中的体能项-PV

张学文

我这样理解气体能量中的体能项-PV

张学文，2023 06 23

过去上学时，我似乎没有听到过“体能”这个词。近年来也可能是看一些热力学的博客文章。隐约的对“体能”有点印象。可气象专业教科书上谈及大气的能量的类别中却没有“体能”这一项。昨天查我与马力写的《熵气象学》一书，在哪里我也没有提及（计算）气体的这种类别的能量！

在空气具有的能量类别中，什么是空气的位能、什么空气的的热能、动能这些比较好理解。体能，PV，如何理解？

我现在的理解是这样的：

体能是与该物质在一定的外界压力下它自己占有的体积有关的能量。如果我们分析的物理过程中，物质的体积没有变化。我们也可以无需考虑体能问题。如果一个化学变化中的原始的两种物质都是固体，而化学反应形成的新物质中有气体。那么新出现的气体物质要想到它在一个大气压力下存在于一定的体积内，就需要对周围的大气做功，用以形成一块属于自己的存在空间。例如形成的气体是1摩尔。那么在一个大气压力下（温度是15度？），此气体物质就得在大气中挤出22.4升的空间让自己得以存在。为此，新的气体物质必须对环境做功，这个做功的能量显然与自己占有的体积是正比例关系，而且也与环境的压力（一个大气压）是正比例关系。

所以气体物质得以存在就需要对周围环境做功。做这个功所需要的能量就是气体具有的体积V与它挤开其他气体用的推力（=自己的压力P）的乘积--PV。

所以分析一块气体得以存在，它体现的、持有的能量不仅包括它的温度--热能，它所在的高度--位能，它的运动速度--动能，也包括它为了自己在压力下存在而付出的“体能”-PV 。

空气在运动中，如果存在体积的变化，自然应当分析它涉及的体积能这个环节，这也就是所谓的体能项 PV了。

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