Interactive ideal gas law simulator with real-time particle animation, lock P/V/T controls, dynamic charts (P-V, P-T, V-T), and visual demonstrations of thermodynamic processes.
氣體定律
關於這個模擬實驗
此模擬把壓強呈現為粒子撞擊容器器壁的結果。學生可把溫度由 100 調至 800 K、移動活塞以改變體積,以及改變粒子數目。量度所得的壓強是根據實際碰撞計算得出,並與理想氣體的預測值 nRT/V 作比較。讀數亦會顯示體積和溫度。此模擬能直觀展示波義耳定律、查理定律,以及壓強的粒子解釋,並可討論為何壓縮氣體會令其升溫。
學生可以探索什麼
- 把體積由 5 個單位降至 2 個單位,觀察「量度所得 P」如何向 nRT / V 靠攏。
- 把溫度提高至 800 K,看粒子移動得更快,壓強也隨之上升。
- 用「物質的量」滑桿增加粒子,比較增加前後的壓強。
- 每次調整任何控制項時,檢查「量度所得 P」與 nRT / V 是否仍然接近。
- 使用「正面」和「角度」鏡頭視角,觀察粒子如何撞擊活塞蓋。
學習目標
- 1根據粒子與器壁的碰撞,解釋氣體壓強。
- 2描述壓強如何隨體積、溫度和氣體量而改變。
- 3利用 PV = nRT,預測在給定條件下的壓強。
- 4比較量度值與模型預測值。
教師常問的問題
這個模擬是免費的嗎?
是。它可在任何現代瀏覽器上免費使用,包括互動式電子白板和平板電腦,無需註冊。
為何體積減小時壓強會上升?
在較小的空間內,粒子撞擊器壁的次數更多,而每面器壁所分擔的撞擊面積更小。在溫度不變的情況下,體積減半,壓強大約會加倍,這就是波義耳定律。
為何溫度會令壓強上升?
溫度越高,粒子移動越快,每次撞擊器壁時的動量也越大,因此撞擊次數和撞擊力都增加。在體積和物質的量固定時,壓強與以開爾文為單位的絕對溫度成正比。
我如何在課堂上使用?
逐一移動「溫度」、「體積」和「物質的量」滑桿,並讀取「量度所得 P」。切換「正面」和「角度」視圖,從不同角度觀察。請學生預測每次壓強的變化。
嵌入這個模擬實驗
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