真空中理想气体膨胀为何内能不变?

题目

真空中理想气体膨胀为何内能不变?
为什么不能理解为理想气体本身在向外的压力下通过一段位移即对外做功呢?

答案

楼主的疑惑源于对功的定义理解不透,功是外界对系统做的.外界对系统做功等于外力乘以系统（质心）位移.当系统实际对外界做功时,功的定义相同（外力乘以系统（质心）位移）,但取负值.自由膨胀时,外界是真空,外界没有对系统施加压力,系统无论怎样位移外界均不做功.还有一种说法是等效的,系统对外做功,数值上等于系统所克服的外力乘以系统位移.
另外还可以这样理理想气体自由膨胀,外界是真空,没有任何东西接受气体的能量,气体的内能不会变化（要是气体内能降低,能量就凭空消失了）.