理想气体定律：压力、体积和温度
1·预测
固定量的气体被密封在刚性容器中。如果加热它，它的压力会发生什么变化？
- 压力随着温度升高而降低。
- 压力随温度成比例增加。
- 压力与温度无关。
2·设置
- 打开「理想气体定律：压力、体积和温度（ideal-gas-sandbox）」预设并按重置。 1 摩尔氩气填充固定体积 0.0249 立方米。
- 启用腔室上的压力读数。
- 设置每次试验的气体温度并记录压力。
3·收集数据
| 温度T (K) | 内能U (J) | 压力P (kPa) |
|---|---|---|
| 300.00 | ||
| 450.00 | ||
| 600.00 |
针对三次试验，绘制压强P（y轴）相对温度T（x轴）的关系图。直线是否通过原点？
4·分析
- 对于其中一次试验，使用n = 1 mol、R = 8.314 J/(mol·K)、V = 0.0249 m³，计算P = nRT/V。将结果与表格比较。
- 解释为什么在固定体积和气体量下，压力和绝对温度成正比。
5·扩展
- 理想气体定律要求温度以开尔文为单位，而不是摄氏度。解释为什么使用摄氏度（允许负值和零值）会破坏您发现的正比例关系。
- 在固定体积下，你的内能这一栏也会随温度增加。请用U = (f/2)nRT解释，为什么在恒定体积下加热一定量气体，会同时使其压力和内能一起增加。
这个实验背后的物理原理
理想气体定律
对于 n 摩尔的理想气体，压力、体积和温度通过 P·V = n·R·T 锁定在一起。在固定的 n 和 V 下，压力的升高与绝对温度成正比。
理想气体的内能
理想气体的内能仅取决于其温度（和自由度 f），而不分别取决于压力或体积：U = (f/2)nRT。