熱力學
理想氣體沙盒
改變 n、V 和 T，觀察 P 如何遵循 PV = nRT。
理想氣體沙盒——互動式熱力學模擬。改變 n、V 和 T，觀察 P 如何遵循 PV = nRT。 免費的瀏覽器物理虛擬實驗室，提供即時 SI 測量與分步引導教學。
理想氣體定律
改變 n、V 和 T，觀察 P 如何遵循 PV = nRT。
理想氣體定律將波以耳定律、查理定律與亞佛加厥定律結合成單一狀態方程式。這個沙盒明確固定溫度，讓您能看到體積減小或莫耳數增加時壓力如何上升。分子與活塞壁的碰撞產生了宏觀的壓力讀數。
- 理想氣體狀態方程 PV = nRT
- 平均動能 KE_avg ∝ T
調查簡介
在打開實驗室之前先規劃好問題
這份簡報反映預先渲染的頁面：探究問題、互相競爭的預測、變數角色、支配定律、設定，以及分析和延伸提示都會以此順序保持可見。
駕駛問題
固定量的氣體被密封在剛性容器中。如果加熱它，它的壓力會發生什麼變化？
預測權重
- 壓力隨著溫度升高而降低。
- 壓力隨溫度成比例增加。
- 壓力與溫度無關。
可變角色
您設定的內容：
- 溫度T (K)
您測量的內容：
- 內能U (J)
- 壓力P (kPa)
調查如何進行
- 開啟 ideal-gas-sandbox 預設並按下 Reset。 1 摩爾氬氣填充固定體積 0.0249 立方公尺。
- 啟用腔室上的壓力讀數。
- 設定每次試驗的氣體溫度並記錄壓力。
控制方程
理想氣體定律 — P = n·R·T / V
對於 n 摩爾的理想氣體，壓力、體積和溫度透過 P·V = n·R·T 鎖定在一起。在固定的 n 和 V 下，壓力的升高與絕對溫度成正比。
理想氣體的內能 — U = f/2·n·R·T
理想氣體的內能只取決於其溫度（和自由度 f），而不分別取決於壓力或體積：U = (f/2)nRT。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 對於其中一次試驗，使用n = 1 mol、R = 8.314 J/(mol·K)、V = 0.0249 m³，計算P = nRT/V。將結果與表格比較。
- 解釋為什麼在固定體積和氣體量下，壓力和絕對溫度成正比。
這在實驗室之外的地方表現出來
- 理想氣體定律要求溫度以開爾文為單位，而不是攝氏度。解釋為什麼使用攝氏度（允許負值和零值）會破壞您發現的正比例關係。
- 在固定體積下，你的內能這一欄也會隨溫度增加。請用U = (f/2)nRT解釋，為什麼在恆定體積下加熱一定量氣體，會同時使其壓力和內能一起增加。
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.3 Gas laws
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- 升高還是降低？
- 提高溫度
- 記錄壓強
- 開啟資料
- 解釋你的證據
打開互動式模擬以構建場景，點擊運行，並透過即時測量和引導式教學進行探索。