什么是查理斯法则？(charles's law?)
查尔斯定律描述了气体的体积和温度之间的关系。该定律是由同样来自法国的化学家约瑟夫-路易斯-盖-吕萨克归功于法国科学家雅克-查尔斯。简单地说，如果压力保持不变，气体的体积除以其温度就等于一个常数。它可以从理想气体方程式中推导出来，PV=nRT，其中P是压力，V是体积，n是气体的摩尔数，R是理想气体常数，T是开尔文温度。重写该方程式，V/T=（nR/P）。由于P是常数，所以V/T=（常数）。
由于该比率等于一个常数，即V/T=K，所以同一气体的新温度和体积可以写成V1/T1=K，从而得出V/T= V1/T1。尽管这种物理关系对理想气体来说是真实的，但在现实世界中确实会出现数学偏差，因为颗粒大小和相互作用力没有被考虑在内。然而，如果温度高，压力低，粒子体积就变得不重要了。同样地，由于压力低，粒子之间的距离也很远。这就减少了粒子之间的相互作用力，这种作用力随着距离的平方而减少，使其变得无足轻重。
虽然查尔斯定律很简单，但它解释了许多日常观察。面团中的酵母会释放出微小的二氧化碳气体的气泡。烘烤面团会使气泡膨胀，使糕点更轻更松软。在锅炉中加热水会产生膨胀的蒸汽，用于驱动蒸汽机和保持教室温暖。汽油驱动的汽车发动机燃烧燃料，产生巨大的热量，使燃烧的气体膨胀，驱动活塞转动曲轴，为汽车提供动力。
当一个人打开一瓶或一罐啤酒或苏打水时，查尔斯定律也会被证明。这些饮料的容器内有加压的二氧化碳。如果一罐或一瓶饮料是冷的，打开瓶盖会导致很少的气体膨胀。如果同样的饮料在热的温度下，二氧化碳气体会膨胀到更大的程度。这可能会导致一些内容物从罐子里射出来，射到消费者身上。
查尔斯定律可以揭示的另一个简单应用是气球的填充。体积（V）、密度（D）和质量（M）都服从于这个关系，D=M/V。重新排列可以得到V=M/D。将其代入查尔斯定律V/T=（常数），得到M/DT=（常数）。这个定律的修改说，如果一个气球充满了气体，并且温度降低，密度就会增加。如果气球到达一个点，外界空气的密度与气球内的密度相似，那么气球就不会进一步上升。
- 发表于 2022-02-10 17:44
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- 分类：科学
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