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 Бойля–Мариотта постоянна T; у закона для V/T при постоянном p и у закона для p/T при постоянном V — соответственно давление или объём. Объединённый закон позволяет менять все три величины для фиксированного количества 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 уравнения 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 — в плотном газе давление растёт, что согласуется с pV = const для изотермы.

Газовые законы (интерактив)

Законы Бойля, Шарля и Гей-Люссака с подвижным поршнем: меняйте параметры и наблюдайте зависимости.

О модели

Симулятор связывает опытные законы для фиксированного количества идеального газа: закон Бойля–Мариотта (pV = const при постоянной T), закон Гей–Люссака для V/T при постоянном p и давления от температуры при постоянном V, а также объединённый вид (p₁V₁)/T₁ = (p₂V₂)/T₂. Обычно показан цилиндр с поршнем: можно менять объём, температуру или давление и наблюдать согласованное изменение остальных величин. Модель идеального газа пренебрегает объёмом молекул и силами между ними; температура берётся в кельвинах.

Для кого: Школьный курс и начало общей физики/химии; подготовка к уравнению состояния pV = nRT.

Ключевые понятия

Идеальный газ
Закон Бойля–Мариотта
Закон Шарля
Закон Гей–Люссака
Температура в кельвинах
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 Бойля–Мариотта постоянна T; у закона для V/T при постоянном p и у закона для p/T при постоянном V — соответственно давление или объём. Объединённый закон позволяет менять все три величины для фиксированного количества 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 уравнения 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 — в плотном газе давление растёт, что согласуется с pV = const для изотермы.

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

Вся категория →

ПопулярноеШкольные

Симулятор идеального газа

Запустить симулятор

Движущиеся частицы в ящике. Наблюдайте закон PV = nRT в действии.

НовоеШкольные

Цикл Стирлинга

Запустить симулятор

PV-диаграмма: две изотермы и две изохоры; идеальный КПД равен Карно при наличии идеального регенератора.

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 вида газов разделены, затем смешаны; ΔS = 2nR ln 2 для равных объёмов и количества вещества.

НовоеШкольные

Эффект Джоуля–Томсона (дроссель)

Запустить симулятор

Изэнтальпийное расширение: у идеального газа ΔT = 0; игрушечный μ_JT и инверсия для реального газа.

НовоеШкольные

Холодильный цикл (обратный Карно)

Запустить симулятор

PV как у Карно, обход наоборот; COP_R и COP_HP; T_C/T_H в K; эскиз холодильника.

Газовые законы (интерактив)

О модели

Как это работает

Основные формулы

Часто задаваемые вопросы

Похожие симуляторы

Симулятор идеального газа

Цикл Стирлинга

Расширение Джоуля

Смешение газов и энтропия

Эффект Джоуля–Томсона (дроссель)

Холодильный цикл (обратный Карно)

Газовые законы (интерактив)

О модели

Как это работает

Основные формулы

Часто задаваемые вопросы