热物理学
气体定律
在 p–V 图上改变 T、V、n 研究理想气体状态。验证 及三条定律:等温 、等压 、等容 。
⚠ 此为虚拟模拟;对真实气体切勿过度压缩或加热密闭容器——压强升高可能导致容器爆裂。
器材
- p–V 图上带活塞的虚拟气缸
- 温度 T、体积 V 和气体量 n 滑块
- 三个过程按钮:等温、等压、等容
- 初态与末态读数行
实验步骤
等温过程
选择“等温”按钮,拖动体积 V 滑块:温度被锁定,压强与 V 成反比。从读数行记录两组 (V, p) 值,验证乘积 不变——曲线为双曲线 。
等压与等容过程
选“等压”:升高 T 时活塞膨胀而 p 不变——验证 (T 用开尔文)。选“等容”:V 被锁定,改变 T 读出 p,验证 。图上虚线连接各过程的初态与末态。
改变气体量并预测
固定 T、V 增大气体量 n:由 压强应成比例上升。先预测新压强再与读数对照;试试找出使给定状态 p 加倍的 n。
模拟
实验历史
1662年,罗伯特·波义耳发表了对J形管中压缩空气测得的 关系。雅克·查理在18世纪80年代研究了气体随温度的膨胀(未发表),1802年盖-吕萨克对该定律作了定量测量。1834年,克拉珀龙把各结果合并为 。
阿伏伽德罗(1811年)补充了物质的量的概念:V、p、T 相同时任何气体所含分子数相同。威廉·汤姆孙(开尔文勋爵)1848年基于卡诺的工作提出绝对温标——这使气体定律得以写成简单的正比形式。