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波义耳定律 · 封闭气体的 P–V 关系

Boyle's Law — 等温条件下，一定量理想气体 P·V = 常数
内测 Beta

实验气缸

直接上下拖动活塞，或加减砝码改变压强；分子数恒定（一定量气体）。
气体分子（N 恒定） 压强↑（碰撞频率） 恒温水浴 活塞与砝码

控制与实时数据

所有读数与场景、曲线实时联动。
0.0 kg单个 0.5 kg，最多 16 个
气柱高度 h
—cm
气体体积 V
—mL
温度 T
—K
绝对压强 P
—kPa
表压 P−P₀
—kPa
负载压强
—kPa
P · V（= nRT，等温时为常数；1 kPa·mL = 1 mJ）
—kPa·mL
— kPa 绝压
P–V 关系图P(kPa) vs V(mL)
当前温度组拟合（同温点检验 P·V 是否恒定）
该温度已记录点数0
平均 P·V— kPa·mL
理论值 nRT— kPa·mL
相对偏差 / 组内极差—
暂无记录点。拖动活塞改变 V（P 随之反向变化），点击「记录当前数据点」。

① 实验原理

P·V = nRT（理想气体状态方程）
等温时：P₁V₁ = P₂V₂（波义耳定律）

封闭在气缸中的一定量气体（分子数 N 恒定），在温度不变、过程足够缓慢（准静态）时，压强与体积成反比：体积被压缩到一半，压强增大到一倍，P–V 图上为一条双曲线。改变温度后常数 nRT 改变，双曲线整体移动，形成双曲线族。

② 操作指引

  1. 温度保持 273 K，直接上下拖动活塞改变气柱体积，观察 P、V 读数反向变化、分子疏密与碰撞；
  2. 在 3–5 个不同位置点击「记录当前数据点」，查看 P·V 是否近似常数、点是否落在同一条双曲线上；
  3. 用 ＋/− 砝码（每个产生 mg/A 附加压强）改变平衡压强，或把温度滑到 323 K、373 K 再记录，得到双曲线族。

③ 模型说明与局限

本模型假设：理想气体（分子无体积、无分子间作用力）、气缸无泄漏、活塞无摩擦、过程准静态且与水浴充分换热（等温）。压强直接由 P=nRT/V 计算；分子微粒为数量恒定的示意粒子，其疏密与速率仅作定性可视化。

局限：真实气体在高压、低温下因分子体积与分子间作用力（范德瓦尔斯修正）会偏离双曲线；快速压缩实为绝热过程、温度会升高；本仿真未模拟黏性、漏气与热惯性。数据为模型计算值，用于规律探究而非工程测量。