用3D曲面和实时分子动画可视化状态方程PV=nRT。改变温度和物质量，直观探索压力、密度和内部能的响应。
$$PV = nRT$$
理想气体状态方程：\(P\) 压力 [Pa]、\(V\) 体积 [m³]、\(n\) 摩尔数、\(R=8.314\) J/(mol·K)、\(T\) 温度 [K]
$$P = \frac{nRT}{V}, \quad \rho = \frac{PM}{RT}$$
密度 \(\rho\) [kg/m³]、\(M\) 是摩尔质量 [kg/mol]
对PV=nRT进行单位匹配，P[Pa=N/m²]×V[m³]=nRT[J]成立。Pa·m³=J（功的单位），所以R=J/(mol·K)=8.314。在SI单位制中只有这一种。
STP（标准状态）按IUPAC定义，T=273.15K（0°C），P=100kPa。1摩尔的体积是22.4L。STC（标准技术条件）是T=293K（20°C），P=101.325kPa，工业计算中更常用。本工具的"标准状态"预设是近似值。
单原子分子只有平移的3个自由度（各(1/2)k_BT），所以1个分子的能量=(3/2)k_BT，n mol全体为U=(3/2)n·N_A·k_BT=(3/2)nRT。二原子分子（空气）还有旋转自由度，U=(5/2)nRT。
液态时不成立。液态N₂的分子间力很强，无法当气体处理。本工具仅针对纯气态进行模拟。即使是低温，作为气体的稀薄N₂气体，理想气体近似依然适用。
理想气体模拟器基于状态方程\(PV = nRT\)，将压力\(P\)、体积\(V\)、温度\(T\)的三个变量之间的关系表示为三维PVT曲面。该曲面在物质量\(n\)固定的情况下，通过绘制温度\(T\)恒定时的等温线、体积\(V\)恒定时的等容线、压力\(P\)恒定时的等压线，使理想气体的状态变化能够被直观地把握。例如，温度升高时等温线会双曲线状地向高压侧平移，体积减小时压力会急剧增加，这些变化都能够实时可视化。通过改变物质量\(n\)，整个曲面会进行缩放变换，可以确认\(P\)和\(V\)的乘积与\(nRT\)的正比关系。此外，动画功能还可以指定任意状态点并描绘绝热变化或等温变化的轨迹，促进与热力学第一定律的结合理解。该模拟器也可作为气体分子运动论基础的视觉学习工具。
工业实际应用案例
汽车行业在发动机设计中利用PVT曲面可视化燃料喷射系统内的压缩气体行为，以提高燃烧效率。半导体行业在CVD装置内控制工艺气体（如SiH₄）的温度和压力，实现成膜质量的稳定化。
研究和教育中的应用
在大学化学工程和物理学科中，学生可以通过3D曲面操作PV=nRT，直观理解等温、等压过程。在研究中用于实时追踪超临界流体的状态变化，优化新材料合成条件。
与CAE分析的结合及在实务中的定位
本模拟器作为CFD分析前的验证工具，可以确认理想气体的基本行为。在实务中，配管设计和压力容器安全评估时，作为简易状态推测与CAE模型相结合，有助于降低计算负荷并提高初始条件设定精度。
关于"PV=nRT中的压力P是气体分子对容器壁面垂直方向施加的力的总和，而不是分子间碰撞产生的力"这一点常常被误解。实际上，压力源于分子与壁面碰撞时的动量变化，分子间碰撞只是在内部重新分配能量，对压力不直接产生影响。另外，人们常误认为"温度升高则压力必然升高"，但当体积同时变化时压力不一定上升。例如，在活塞可自由膨胀的系统中，温度升高时体积也会增加，压力保持恒定，这就是类似等温过程的行为。此外，"理想气体与实际气体行为完全相同"这个认识也很常见，但实际上在高压或低温条件下，分子间力和分子体积的影响变得不可忽视，会与理想气体状态方程产生偏离。在使用本模拟器时，要始终意识到所处理的是理想化模型。
氮气（N₂）2.0mol被密闭在0.04m³的容器中，温度从300K升温到400K时：初始压力P₁=nRT₁/V=(2.0×8.314×300)/0.04=124.7kPa，加热后P₂=(2.0×8.314×400)/0.04=166.3kPa。模拟器的PVT曲面上该过程表现为沿温度轴向上升的曲线，体积恒定条件下的压力上升比遵循理想气体状态方程。