化学实验台 · 第 7 章

把四个量关进同一只容器：p–V–T–n

气体的压强、体积、温度和物质的量并不是四条各自独立的旋钮。这里先固定气体为理想气体：每次选定 n、T 和其中一个“驱动量”，另一个量就只能由状态方程决定。

pV = nRT

本模拟器采用：R = 8.314 kPa·L·mol⁻¹·K⁻¹。压强 p 用 kPa，体积 V 用 L，温度必须用绝对温度 K。

先决定：谁是已知量？

n 和 T 始终可调；V 与 p 只能二选一作为本轮的输入，避免“同时指定两个答案”的冲突。

约束：求 p

选择这一轮的驱动量

给定体积 V系统按 p = nRT / V 计算压强 给定压强 p系统按 V = nRT / p 计算体积

物质的量 n 0.01–5.00

mol

绝对温度 T 50–1000

体积 V 本轮输入

压强 p 由方程求出

100.00 kPa

现在固定 n、T、V，压强只能是一个值。

容器中的“后果”

分子更快，不等于分子更多

当前压强100.00 kPa

当前体积24.78 L

把计算过程摊开

pV、nRT 的单位在这里恰好都化为 kPa·L；这不是巧合，而是选定 R 的单位后必须保持的一致性。

专业场景：环境采样袋不是“随便装一点气”

设一只 10.00 L 的密闭采样袋装入 0.400 mol 气体，温度为 298 K。若把它当作理想气体，压强约为 99.1 kPa，接近一个大气压。此计算只对应给定的瞬时体积。密闭只保证不漏气，不保证柔性袋体积固定：温度改变时体积和压强可共同变化；只有另外固定体积，才可直接断言压强随绝对温度成正比。气球或柔性袋还受膜张力影响，内外压不严格相等。

注意，这里有个常见陷阱：25 ℃ 不能代入 25；状态方程中的 T 应为 298.15 K（本例约取 298 K）。摄氏温度直接代入会把比例关系彻底算错。

装入一个具体问题

采样袋：n = 0.400 mol，T = 298 K，V = 10.00 L。此时 p 是多少？

压缩气体：n = 1.000 mol，T = 298 K，p = 202.65 kPa。此时 V 是多少？