氣體內(nèi)動(dòng)能大小反映著氣體的溫度高低，內(nèi)動(dòng)能增大，則溫度升高;內(nèi)動(dòng)能減小，則溫度降低。而內(nèi)位能與分子之間距離有關(guān)，即與氣體的比容有關(guān)。比容增大時(shí)，分子間的距離增大，內(nèi)位能增加;比容減小時(shí)，分子間的距離減小，其內(nèi)位能也相應(yīng)減小。因此，氣體的內(nèi)能與氣體的狀態(tài)有關(guān)。由此可見(jiàn)，內(nèi)能也是工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)，因?yàn)橐欢ǖ臓顟B(tài)，就有一定的狀態(tài)參數(shù)—溫度T和比容U，即一定的內(nèi)能。
對(duì)于理想氣體，由于分子間沒(méi)有作用力，分子的內(nèi)位能等于零，因此其內(nèi)能僅是分子內(nèi)動(dòng)能的總和。它與比容無(wú)關(guān)而僅取決于溫度，溫度越高，則內(nèi)能越大。設(shè)在一個(gè)密閉容器內(nèi)裝有1千克氣體，初始溫度為T1，內(nèi)能為u1。如由外界給該氣體加入熱量q，其溫度升高至T2，內(nèi)能也增加到u2。由于在加熱過(guò)程中，氣體的容積沒(méi)有變化，所以氣體沒(méi)有對(duì)外做功。因此氣體由外界得到的熱量，全部變成了其內(nèi)能的增加量，即:
q= u2-u1=△u
由上述可知，氣體在定容加熱過(guò)程中所吸收的熱量，等于定容比熱與溫差的乘積，即:
q=u2-u1=△u=Cv·(T2-T1)(kJ/kg)。
以壓力(P)為縱坐標(biāo)，以比容v的為橫坐標(biāo)而構(gòu)成的P-v圖，叫做壓容圖，如圖1.1.7所示。該圖上任意一點(diǎn)都有一個(gè)確定的壓力P和確定的比容v與其對(duì)應(yīng)。因此圖上的任意一個(gè)點(diǎn)都表示工質(zhì)的一個(gè)確定狀態(tài)。同理，圖上的任一條曲線都表示工質(zhì)狀態(tài)的一個(gè)變化過(guò)程，此圖也稱為工質(zhì)的示功圖。
設(shè)在一個(gè)有活塞移動(dòng)的汽缸中裝入1千克氣體，當(dāng)氣體膨脹時(shí)，則氣體的壓力降低，比容增加，并推動(dòng)活塞向右運(yùn)動(dòng)，對(duì)外作膨脹功;反之，當(dāng)活塞在外力推動(dòng)下向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣體的壓力升高而比容減小，氣體接受外界的壓縮功。圖1.1.7中，過(guò)程線1→2表示氣體的膨脹過(guò)程,2→1表示氣體的壓縮過(guò)程。
