Почему температуру нужно вводить в кельвинах?

Законы с пропорциональностью T отражают линейную зависимость от абсолютной температуры; ноль по Цельсию не означает отсутствие давления, поэтому в формулах используют шкалу Кельвина.

Что в каждом опыте держат постоянным?

У закона Бойля–Мариотта постоянна температура; у закона Шарля — давление (V ∝ T); у закона Гей–Люссака — объём (p ∝ T). Объединённый закон связывает все три величины при фиксированном количестве газа.

Насколько реалистичен идеальный газ?

При умеренных p и T, не слишком близко к конденсации, реальные газы близки к модели; при высоком давлении и низкой T нужны уравнение Ван-дер-Ваальса и поправки.

Почему при сжатии поршня растёт давление?

При фиксированной T и уменьшении V то же число молекул сталкивается со стенками чаще — давление растёт, что согласуется с pV = const на изотерме.

Газовые законы

Законы Бойля, Шарля и Гей-Люссака с подвижным поршнем: зависимости P(V), V(T) и P(T).

О модели

Газовые законы связывают давление, объём и абсолютную температуру при фиксированном количестве идеального газа: закон Бойля–Мариотта (pV = const при постоянной T), закон Шарля (V/T = const при постоянном p) и закон Гей–Люссака (p/T = const при постоянном V); объединённый вид — (p₁V₁)/T₁ = (p₂V₂)/T₂. На экране цилиндр с поршнем: высота — объём, цвет — температура. Можно закрепить T, p или V и смотреть согласованное изменение остальных величин. Модель пренебрегает объёмом молекул и силами между ними; температура — в кельвинах. В единицах модели nR = 1, поэтому PV = T.

Для кого: 10–11 класс и начало общей физики: изотерма, изобара, изохора, подготовка к pV = nRT.

Ключевые понятия

идеальный газ
закон Бойля–Мариотта
закон Шарля
закон Гей–Люссака
абсолютная температура
объединённый газовый закон

Как это работает

Идеальный одноатомный газ в модельных единицах с nR = 1, поэтому PV = T. Закон Бойля: температура постоянна, объём меняется — давление изменяется как 1/V. Закон Шарля: давление постоянно, газ нагревается — объём растёт линейно с T. Закон Гей–Люссака: объём постоянен, газ нагревается — давление растёт линейно с T. Высота поршня соответствует объёму; цвет газа соответствует температуре.

Основные формулы

PV = nRT ··· здесь nR ≡ 1

Бойль: PV = const · Шарль: V/T = const · Гей-Люссак: P/T = const

Часто задаваемые вопросы

Почему температуру нужно вводить в кельвинах?: Законы с пропорциональностью T отражают линейную зависимость от абсолютной температуры; ноль по Цельсию не означает отсутствие давления, поэтому в формулах используют шкалу Кельвина.
Что в каждом опыте держат постоянным?: У закона Бойля–Мариотта постоянна температура; у закона Шарля — давление (V ∝ T); у закона Гей–Люссака — объём (p ∝ T). Объединённый закон связывает все три величины при фиксированном количестве газа.
Насколько реалистичен идеальный газ?: При умеренных p и T, не слишком близко к конденсации, реальные газы близки к модели; при высоком давлении и низкой T нужны уравнение Ван-дер-Ваальса и поправки.
Почему при сжатии поршня растёт давление?: При фиксированной T и уменьшении V то же число молекул сталкивается со стенками чаще — давление растёт, что согласуется с pV = const на изотерме.

Продолжите с близкими темами в этой категории — или все 46 в «Термодинамика».

Вся категория →

ПопулярноеШкольные

Идеальный газ

Запустить симулятор

Частицы в ящике: уравнение состояния PV = nRT, давление и температура при изменении числа частиц и объёма.

НовоеШкольные

Цикл Стирлинга

Запустить симулятор

Диаграмма p–V: две изотермы и две изохоры; идеальный КПД равен Карно при идеальном регенераторе.

НовоеШкольные

Расширение Джоуля

Запустить симулятор

Идеальный газ в вакуум: Q = W = ΔU = 0; ΔS = nR ln 2 при удвоении объёма.

НовоеШкольные

Смешение газов и энтропия

Запустить симулятор

Два газа разделены, затем смешаны; ΔS = 2nR ln 2 для равных объёмов и количеств вещества.

НовоеШкольные

Эффект Джоуля–Томсона

Запустить симулятор

Изэнтальпийное дросселирование: у идеального газа ΔT = 0; учебный коэффициент μ_JT и кривая инверсии для реального газа.

НовоеШкольные

Холодильный цикл (обратный Карно)

Запустить симулятор

Контур как у Карно, но обход противоположный; холодильный коэффициент COP_R и COP теплового насоса; T_C и T_H в кельвинах.

Газовые законы

О модели

Как это работает

Основные формулы

Часто задаваемые вопросы

Похожие симуляторы

Идеальный газ

Цикл Стирлинга

Расширение Джоуля

Смешение газов и энтропия

Эффект Джоуля–Томсона

Холодильный цикл (обратный Карно)

Газовые законы

О модели

Как это работает

Основные формулы

Часто задаваемые вопросы