分子箱里的玻意耳定律
在真实运行的二维分子动力学箱中移动活塞,测量压强,并亲手画出 P–1/V 直线。
实验目的 验证温度不变时 ,并检验何时分子间吸引会让气体偏离这条直线。
操作步骤
- 保持“分子间吸引”关闭。把体积滑块放在最大处,等读数稳定(“正在平衡”消失)后点击“记录数据点”。
- 逐步减小体积,每一步都等待平衡后再记录,至少取 6 个点。
- 观察数据点是否落在理想气体直线 上,并记下 读数。
- 清空数据,打开“分子间吸引”,在较小体积处重复测量。
注意观察
- 压强读数会随机起伏:每个时间窗里撞墙的分子数目有涨落。粒子越多、平均时间越长,读数越稳。
- 没有吸引时, 在低密度下约为 1,压缩到很小体积时略大于 1——分子本身占据了空间。
- 打开吸引后,压强低于理想值, 小于 1。
真实实验室
- 真实的玻意耳实验常用密封注射器和压强传感器,或 J 形管和水银柱;要缓慢推动活塞,让气体有时间与环境交换热量、保持等温。
- 快速压缩会让气体升温(接近绝热过程),测得的压强偏高。
- 模拟是二维的,所以“体积”是面积;三维实验的规律完全相同。