质量的气体(通过活塞来封闭)

质量的气体（通过活塞来封闭），而且可以封闭多段气体（通过多活塞来实现）。下面是它的属性设置框现在我们来说明一下里面的内容。左上部为“活塞的受力”，也就是说，你可以在容器的活塞上添加外力。你只要输入大小和选择方向就可以了。这里要注意的一点就是还要输入活塞的面积（没有外力时活塞面积由系统根据气体体积和活塞高度自动计算），这时活塞的高度由系统计算得出。左中部是容器大小的参数，你可以通过改变它们来改变容器的大小以及活塞的高度（当变成灰色时是不可调的）。左下部是外界大气压强，你可以根据需要设置这个参数，而且不同的容器可以设置不同的外部环境，这样可以方便比较。右上部是“输入气体参数”，有四个选项“气体质量”、“气体压强”、“气体体积”、“气体温度”，你可以都进行输入，但要符合气体关系，也可以只输入其中的任意三个。旁边有一个选择气体种类的单选框，在这里你可以选择容器内究竟是什麽气体。当你选择混合气体时会弹出下面的窗体你可以选择输入，这里的比例是质量比。比如，选中氢气，氦气，氧气，对应的输入分别是1，1，2，那麽，就相当于混合气体的质量为4（相对质量），其中氢气占1（相对质量），氦气占1（相对质量），氧气占2（相对质量）。右下部是一个单选框，你可以选择容器内的气体是“理想气体”还是“近似实际气体”，它们的内部算法是不一样的。最下部是容器类型的选择。“完全导热”表示容器内的气体和外界环境有完全的热交换，就是说，比如加热或降温时，容器内的气体和外界的环境的温度是同步变化的。“完全绝热”表示容器内部的气体和外界环境完全没有热量的交换。2玻璃管即相当于实际当中的一个玻璃管，你可以在里面用一段水银柱来封闭一定质量的气体，它的属性设置框如图这里的气柱长度表示从玻璃管底部到水银柱之间的长度。要注意的一点就是，这里输入的情况可以是不平衡的，也就是说，外界气体压强、水银柱产生的压强、管内气体的压强三者之间可以不满足和差关系。右边有一个显示相关参数的选择框，你可以根据需要选择在运行时想动态显示的相关参数。3U型管即相当于实际环境当中的U型管，你可以在里面添加水银，可以让它两端都是开口的，也可以封闭其中一个端口或是两个端口都封闭起来。在封闭的情况下还可以进行一端的拖动，这时管内的水银也会发生相应的液面变化，但管的总长度是不变的。下图是它的属性设置框这里要说明的一点是，当U型管的端口有封闭时，“气柱长度”表示从管口到水银面的长度。当两个端口都封闭时，只有一个“气柱长度”的输入是有效的（另一个根据其他的参数计算得出）。另外，当U型管水平放置时是不起作用的。4连接管连接管是用来进行器件间的连接的（目前版本限定于把容器和U型管连接起来，并且只能连接在容器的最底部的气体上）。这里的连接相当于一个压强传感器的作用，即把容器的压强感应给U型管，没有热量以及体积的关联。要指出的一点是连接管的画发。首先在工作区内点击鼠标左键，然后松开，移动到另外一点，再点击鼠标左键，松开，再到另外一点，当想结束时，双击鼠标左键就可以了。如果中途想取消，只有点击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择取消就可以了。5文本注释用来在工作区内任何需要注释的地方进行文字注释。使用方法是先点击该按钮，然后在工作区内点击鼠标左键，就会弹出下面的窗体6表示变量用来在工作区内输出你想要实时表示的有关数据，比如容器内气体的压强、温度、体积，玻璃管内的气体的压强、温度、体积等。如果容器封闭了多段气体，那麽它们的编号从容器的底部向上依次是P0，V0，T0，P1，V1，T1等。如图1绘制曲线用来绘制实验中相关气体的关系曲线。点击该按钮后（如果工作区内有可以绘制曲线的器件如容器和玻璃管）会弹出下面的窗体左上部有一个选择框，用来选择要绘制曲线的对象。这里是支持多选的（按住CTRL键进行选择）。右上部为横纵坐标的选择和坐标范围的选择。比如你想绘制PV曲线，那麽就应该选择横坐标为体积，纵坐标为压强。至于坐标范围要根据实际的情况进行选择，才能得到效果比较好的曲线。在随后的具体例子当中我们会进行具体的说明。选择好这些后，点击左部顶端的“运行”按钮，你就可以在下面的图中看到相关的关系曲线了。8恒温器用来改变容器或玻璃管内的气体的温度。下面是它的属性设置框你只要先选中一个容器或是玻璃管（有选中标记），然后在点击这个按钮就会弹出这个窗体。“现在气体的温度”是由系统给出的，“需要达到的温度”是需要输入的，可以高出现在的气体的温度，也可以低于现在气体的温度。如果不再需要恒温器，只要选中相关的器件，再点击这个按钮，就可以去掉它了。990度反转当你选中一个器件时，点击这个按钮，它就会逆时针反转90度，再点击一次，它就再反转90度。10舔/去活塞当你想给容器添加活塞时，只要选中容器，然后再按下这个按钮，就会弹出容器的属性设置对话框，你只要输入相关气体的参数就可以了。需要说明的一点是，这时该对话框内有些选项是不可再次输入的，它们会变成灰色的。如果想去掉活塞，只要选中活塞，然后按下这个按钮，该容器的活塞就被全部去掉了。11舔/去水银柱用来给玻璃管添加水银柱或是去掉水银柱。选中一个空的玻璃管，然后按下这个按钮，就会弹出玻璃管的属性设置对话框，输入相关的参数就可以了。目前的版本内玻璃管还只能有一段水银柱。如果想去掉水银柱，只要选中水银柱，然后按下这个按钮就可以了。12舔/去阀门用来给容器的底部添加一个阀门。只要选中该容器，然后按下这个按钮就可以了。如果想去掉一个已经有阀门的容器的阀门，只要选中该容器，然后按下这个按钮就可以了。13开关阀门在运行的时候，你可以按下这个按钮（首先在运行前要选中一个容器），这时这个容器的阀门就被打开了，内部的气体和外界就是相通的。也可以按下这个按钮关上阀门。14固定/放开活塞用来决定容器内的活塞是可以移动的还是被固定的。只要选中想固定的活塞然后按下这个按钮，活塞就被固定了。固定了的活塞的颜色和容器的颜色是不一样的。当你想把一个固定的活塞松开时，进行同样的操作就可以了。15模拟显示容器压强按下这个按钮时，容器内就有一组点（点的多少是由气体的质量决定的）在运动（运动的快慢是由气体的温度决定的）来模拟表示压强。如图如果不想模拟显示，只要再次按下这个按钮就可以了。三在热学部分中的应用这一节我们将通过几个具体的例子来说明仿真物理实验室热学在热学知识学习当中的应用，同时也方便大家对这个软件有进一步的了解。1关系曲线的绘制“新建”一个实验项目。首先，点击“容器”按钮，然后在工作区画出一个容器，这时弹出属性设置对话框进行如图的设置。气体质量取0001千克，压强取150000帕斯卡，体积取001立方米，外界压强取101325帕斯卡。然后我们给容器添加一个恒温器设置一个降温的恒温器，可以看到，现在气体的温度已经给出（根据上面的参数计算得出），设置要达到温度为200K。然后点击“曲线绘制”按钮选中开口容器0，横坐标选体积，范围为00080014（因为气体的体积先增大后减小，原先是001，所以选取上下一定范围），纵坐标选取压强，范围为100000150000，然后按下“确定”，“开始”得到下面的内容可以看到大致上先是一个等温曲线（因为实际当中温度的变化是个缓慢的过程，比起压强差而引起的变化要缓慢的多），然后是个等压的过程，因为当容器内的压强和外界差别不大，而温度还没有达到预计值，温度变化一点，引起压强的变化，进而引起体积的变化以平衡内外的压强，于是就得到了上面的曲线。2等温线的绘制“新建”一个实验项目。首先绘制一个容器，然后输入相关参数质量0001千克，压强150000帕斯卡，体积001立方米。如图然后按下“绘制曲线”按钮，按下图进行输入点击“确定”，“开始”，得到曲线如下经过恰当的设置，可以得到完全的等温线。3等容变化“新建”一个实验项目。在工作区内绘制一个容器，用一个活塞封闭一定质量的气体。我们设置气体的质量为0001千克，压强为101325帕斯卡，温度为300开尔文，外界大气压为101325帕斯卡，气体种类选氢气，取理想气体，容器设置为器壁完全导热型，活塞上不受外力。即容器属性设置框的内容如图现在我们把容器的活塞固定起来，选中容器的活塞，然后按下“固定活塞”按钮就可以了。再给容器添加一个恒温器，输入要达到的温度为500开尔文。接着我们再绘制出一个U型管，选择两端开口，注入一定量的水银。最后用一根连接管把容器内部和U型管的一端连接起来。当选中一个器件时，你可以用鼠标来拖动它，也可以用键盘上的方向键来实现它的移动。这时工作区内的情况如图还可以用“变量输出”把容器内气体的温度表示出来。然后点击“运行”按钮，就可以看到，随着容器内气体温度的上升，U型管中的水银高度差也开始发生变化，变的左边底右边高，最后的结果如下图4等温线和绝热线“新建”一个实验项目。在工作区内绘制出一个容器。设置它的属性为气体质量0001千克，气体压强160000帕斯卡，气体体积001立方米，活塞上不受外力，外界压强为101325帕斯卡，选择理想气体，容器器壁类型为完全导热型，气体种类为氢气。然后选中这个容器，点击鼠标右键，才快捷菜单中选取“复制”，然后在工作区的空白区域点击鼠标右键，选取快捷菜单中的“粘贴”，这样，工作区内就有两个容器了。我们选中其中一个，点击鼠标右键，选择快捷菜单中的属性，就会弹出它的属性设置框，在这里把这个容器的器壁类型改变为完全绝热型。我们再用变量输出把它们的气体温度分别表示出来。如图然后点击“绘制曲线”按钮，按下图进行设置点击“确定”，然后“运行”，得到下图可以看到，比较“陡”的那条是绝热线，比较“缓”的那条是等温线，用热力学第一定律可以解释这个现象。5完全溢出的水银“新建”一个实验项目。点击“玻璃管”按钮，在工作区内绘制出一个“玻璃管”，按照下面图中的内容输入然后选中玻璃管，给它添加一个恒温器，使玻璃管内气体的期望温度为230开尔文。如图然后点击“运行”，这时外界大气压加上水银柱产生的压强比气体的压强小10000多帕斯卡，再加上有一个升温的过程，所以水银柱会向上移动。这是水银开始溢出的瞬间，气体的温度已经达到了预先设定的值，外界大气压加上水银柱的压强只比管内气体的压强大1000多帕斯卡，但水银最终会完全溢出，无论你怎样调整参数，都不会发生这样的情况，即水银溢出了一半就不在溢出了，这是因为，每溢出一个单位高度的水银，管内气体的体积是相应的增大了，压强也相应的减小了，但水银柱产生的压强也减小了，而且这个减小的值比管内气体压强减小的值