查爾斯定律：當(dāng)壓力保持恒定時，氣體的體積V與溫度T成正比。查爾斯定律方程可以表示為：
V∝T
其中，V為氣體體積，T為溫度。
該定律規(guī)定了體積和溫度之間的線性關(guān)系。 溫度通常以 SI 單位開爾文 K 來測量。
1783年6月，約瑟夫和艾蒂安用熱空氣給直徑30英尺的氣球充氣，使其漂浮在空中。 這頭龐然大物在空中飛了 1.5 英里，然后被草和灰塵重新發(fā)現(xiàn)。 這個消息很快就傳遍了法國。
聽到這次飛行的消息后，雅克·亞歷山大·塞薩爾·查爾斯非常好奇，他決定用自己的氣球進行類似的實驗（他是一位著名的氣球愛好者 - 可能不是一個通常將這兩個詞放在一起的人）并制定了現(xiàn)在被稱為查爾斯定律。
查理做了一個簡單的實驗，用相同壓力和體積的不同氣體填充五個氣球。 然后將它們置于80攝氏度的高溫中。 他發(fā)現(xiàn)所有的氣球都充氣了。
查爾斯定律的解釋和表達
科學(xué)家麥克斯韋給出了準(zhǔn)解釋。 他表明，氣體占據(jù)的空間大小僅與其粒子的運動有關(guān)。 顆粒不斷與容器碰撞。 無數(shù)氣體粒子的快速沖擊對容器表面產(chǎn)生了作用力。 該力轉(zhuǎn)化為一定量的壓力。
沖擊力并不重要，但通常沖擊會對容器表面施加很大的壓力。 例如，在氦氣球中，大約有〖10〗^24（一千億）個氦原子在氦氣球中每平方厘米的橡膠上撞擊，速度高達1英里/秒！ 這個壓力稱為氣壓。
氣壓與某個區(qū)域內(nèi)碰撞和力的大小成正比。 因此，碰撞次數(shù)越多，應(yīng)力就越大。 重要的發(fā)現(xiàn)表明，氣體分子的運動和碰撞頻率取決于氣體的溫度。 這意味著較熱的氣體對壁施加更大的壓力并產(chǎn)生更大的壓力。 這就是蓋-呂薩克定律。
然而，我們必須認識到，只要容器的體積是剛性的且有界的，或者只是恒定的，壓力就會隨著溫度的升高而增加。 這對于泵來說很明顯，當(dāng)我們推拉活塞時，泵會排出熱空氣。 但在這個過程中氣球本身會發(fā)生什么呢？
當(dāng)與加熱的氣體接觸時，它的體積會增加，因為它的體積不固定 - 隨著球的膨脹什么是轉(zhuǎn)動定律，即使壓力增加，壓力也會以恒定的速率增加，被限制為恒定值。 隨著越來越多的熱氣體被泵入，橡膠膨脹，活性氣體顆粒跳躍，推動內(nèi)表面，將其向??外推。 這完全符合查爾斯定律。
上圖顯示查爾斯定律也可用于定義絕對零（0 K 或 -273.15°C）。 根據(jù)表達式，絕對零時氣體的體積為零。
應(yīng)用領(lǐng)域-熱氣球
這是查爾斯定律最常見的應(yīng)用。 這些風(fēng)的心理圖像激發(fā)了查理思考腫脹背后的潛在機制。 公元前三世紀(jì)之后，人們知道，如果物體的重量小于它排開的液體，它就可以漂浮在液體上。 或者簡單地說，如果物體的密度小于液體，它就會漂浮。
查爾斯定律對熱氣球的工作原理提供了簡潔的解釋。 根據(jù)查爾斯定律，如果氣球充滿加熱的氣體，其體積就會增加。 體積增加后，氣球所占據(jù)的體積比周圍相同質(zhì)量的空氣更大——它的密度現(xiàn)在小于冷空氣的密度，因此氣球開始上升，
這也解釋了為什么氦氣球在遇到寒冷時會收縮。 內(nèi)部的熱空氣自然地遵循熱力學(xué)定律并擴散到較冷的區(qū)域。 熱空氣的流出降低了內(nèi)部壓力，因為較冷的氣體分子振蕩較少并且需要較少的空間。 簡而言之，隨著氣球內(nèi)部溫度下降，其體積會縮小。
充氣輪胎
這不完全是一個應(yīng)用，但它是一個副產(chǎn)品，并且可能是查爾斯定律第二大被引用的應(yīng)用。 當(dāng)輪胎在炎熱的夏季被困時，查爾斯定律負責(zé)將輪胎從胎體中解救出來。 外力的洪流不斷地進入內(nèi)胎并逐漸使輪胎膨脹，導(dǎo)致其變形或完全爆裂。
強烈建議在夏季定期檢查輪胎。 疏忽和持續(xù)操作可能會導(dǎo)致極其危險的后果什么是轉(zhuǎn)動定律，因為輪胎如果進一步膨脹，隨時可能爆裂，而且，由于摩擦而不可避免地涌入熱量，會加劇輪胎破裂。 是的，謝謝查爾斯。
車
汽車發(fā)動機由一系列排成一排的活塞組成，當(dāng)活塞上方有或沒有流體時，這些活塞會定期上下移動。 活塞的末端以獨特的方式連接到曲軸，以便它們上下移動以轉(zhuǎn)動軸。 曲軸的兩端連接到汽車的后輪，因此當(dāng)桿旋轉(zhuǎn)時，車輪也會旋轉(zhuǎn)。
同樣，查理定律是根本原因。 活塞由燃料燃燒產(chǎn)生的氣體移動。 燃燒產(chǎn)生大量熱量。 結(jié)果，溫度飆升，轉(zhuǎn)化后的氣體立即膨脹，導(dǎo)致沸騰的顆粒沖向活塞。 他們?nèi)ν苿踊钊苿榆囕v前進。
參考
1.王家百科
2. 天文學(xué)術(shù)語
3.啊水-
