生物物理学/查理定律

查理定律是理想气体定律的一个重要推论。查理定律描述了理想气体在其他因素保持不变的情况下，温度和体积之间的关系。它表明温度和体积成正比 $PV=Nk_{B}T$。这意味着当一个增加时，另一个也增加。

一个简单的实验可以用来演示查理定律。取一个气球，用空气充气并系好。然后，将气球置于不同的温度下，并测量其周长。假设气球是球形的，我们可以很容易地计算出体积并确定体积如何依赖于温度。

$V=4\pi r^{3}$

$C=\pi r^{2}$

$r={\sqrt {\frac {C}{\pi }}}$

$V=4\pi {\Bigg (}{\sqrt {\frac {C}{\pi }}}{\Bigg )}^{3}$

气球-温度变化

您可以在下面看到我们在不同温度下获得和计算的气球周长和后续体积。

温度（K）	周长（厘米）	体积（立方米）
273	49	0.00199
296	51	0.00224
313	51.5	0.00231
338	53.5	0.00259

下图展示了气球体积与温度成正比的关系图。



我们还测试了一个温度，但没有正式记录。当气球浸入液氮中（约 77 K）时，它似乎完全泄气了。实际上，温度非常低，体积急剧减小。当气球重新加热时，体积又恢复到原来的大小。这可以在YouTube 视频中看到。