理想气体定律计算器 — PV=nRT 求解器
理想气体定律 PV = nRT 将压强、体积、物质的量和温度联系起来。输入任意三个已知值即可求出第四个，支持开尔文和摄氏度输入。
PV = nRT
R = 0.08206 L·atm/(mol·K)
留空一个字段即可求解该变量。
常见问题
理想气体定律是什么？
理想气体定律公式为 PV = nRT，其中 P 是压强（atm），V 是体积（L），n 是物质的量（mol），R 是气体常数（0.08206 L·atm/mol·K），T 是绝对温度（开尔文 K）。该定律描述假想理想气体的状态，在低压和高温条件下可以很好地近似真实气体的行为。
如何用 PV=nRT 求解压强？
将公式变形为 P = nRT / V。例如，2 mol 气体在 10 L 容器中温度为 300 K，则 P = (2 × 0.08206 × 300) / 10 = 4.92 atm。在本计算器中，输入体积、物质的量和温度，将压强字段留空即可。
如何用理想气体定律求解体积？
将公式变形为 V = nRT / P。例如，1 mol 气体在 273.15 K、1 atm 下，V = (1 × 0.08206 × 273.15) / 1 ≈ 22.4 L，即理想气体在标准状态（STP）下的摩尔体积。
本计算器使用什么温度单位？
理想气体定律要求温度为绝对温度（开尔文 K）。本计算器同时支持开尔文和摄氏度输入——使用温度字段下方的切换按钮。摄氏度在内部通过 T(K) = T(°C) + 273.15 转换为开尔文。
气体常数 R 的值是多少？
使用升和大气压时，R = 0.08206 L·atm/(mol·K)，这是化学中最常见的选择。国际单位制下，R = 8.314 J/(mol·K)。其他值包括 62.36 L·mmHg/(mol·K) 和 1.987 cal/(mol·K)。本计算器使用 R = 0.08206。
什么是标准状态（STP）？摩尔体积是多少？
标准状态（STP）定义为 0°C（273.15 K）和 1 atm。在 STP 下，1 mol 理想气体的体积恰好为 22.414 L，称为摩尔体积，是气体计算中常用的参考值。
理想气体定律在什么情况下不适用？
理想气体定律是一种近似，在高压（超过约 10 atm）和低温（接近沸点/冷凝点）下会失效。在这些条件下，分子间作用力和气体分子自身体积变得不可忽略。真实气体更适合用范德华方程描述。
如何在本计算器中进行压强单位换算？
本计算器使用大气压（atm）。换算关系：1 atm = 101,325 Pa = 101.325 kPa = 760 mmHg（托）= 14.696 psi = 1.01325 bar。输入前请将压强除以相应换算系数，转换为 atm。
PV = nRT 公式
理想气体定律将波义耳定律、查理定律和阿伏伽德罗定律合并为一个方程，描述气体四个状态变量之间的关系：
PV = nRT
其中：
- P — 压强，单位为大气压（atm）。1 atm = 101,325 Pa = 760 mmHg。
- V — 体积，单位为升（L）。1 L = 0.001 m³ = 1000 mL。
- n — 物质的量，气体的摩尔数。1 mol = 6.022 × 10²³ 个分子（阿伏伽德罗数）。
- T — 温度，必须使用开尔文（K）。T(K) = T(°C) + 273.15。绝对零度为 0 K。
各变量的求解形式：
P = nRT / V
V = nRT / P
n = PV / RT
T = PV / nR
气体常数 R 的值
气体常数 R 的物理值与气体种类无关，但数值因使用的单位不同而变化：
| 数值 | 单位 | 常用场景 |
|---|---|---|
| 0.08206 | L·atm/(mol·K) | 化学（本计算器） |
| 8.314 | J/(mol·K) | 国际单位制 / 物理 |
| 1.987 | cal/(mol·K) | 热化学 |
| 62.36 | L·mmHg/(mol·K) | 压强单位为 mmHg / 托 |
| 83.14 | mL·bar/(mol·K) | 压强单位为 bar |
标准状态（STP）与标准环境（SATP）
标准条件是用于比较气体性质的参考状态：
STP — 标准温度和压力（IUPAC 1982） T = 0°C（273.15 K），P = 1 atm。摩尔体积 = 22.414 L/mol。
SATP — 标准环境温度和压力（IUPAC 1982） T = 25°C（298.15 K），P = 1 bar（0.9869 atm）。摩尔体积 ≈ 24.789 L/mol。
NTP — 常温常压 T = 20°C（293.15 K），P = 1 atm。摩尔体积 ≈ 24.04 L/mol。常用于暖通空调和工程领域。
真实气体与理想气体的对比
理想气体定律假设气体分子无体积且分子间无相互作用力。真实气体在以下情况下会偏离该行为：
- 高压 — 分子被迫紧密靠近，自身体积变得不可忽略。
- 低温 — 分子间引力变得主导，导致气体冷凝。
- 极性分子（如 H₂O、NH₃） — 强偶极–偶极或氢键作用力即使在温和条件下也会引起显著偏差。
对真实气体的修正，范德华方程引入两个修正项：
(P + a·n²/V²)(V − nb) = nRT
其中 a 修正分子间引力，b 修正分子自身体积。
如何使用本计算器
- 输入任意 3 个已知值 — 填写压强、体积、物质的量和/或温度。
- 留空一个字段 — 留空的字段将被自动求解。
- 切换温度单位 — 使用温度字段下方的按钮在开尔文（K）和摄氏度（°C）之间切换。计算器会在内部转换为开尔文。
- 查看并复制结果 — 结果卡片显示全部 4 个变量，点击复制按钮将所有值复制到剪贴板。