生物物理學/查理定律

查理定律是理想氣體定律的一個重要推論。查理定律描述了理想氣體在其他因素保持不變的情況下，溫度和體積之間的關係。它表明溫度和體積成正比 $PV=Nk_{B}T$。這意味著當一個增加時，另一個也增加。

一個簡單的實驗可以用來演示查理定律。取一個氣球，用空氣充氣並繫好。然後，將氣球置於不同的溫度下，並測量其周長。假設氣球是球形的，我們可以很容易地計算出體積並確定體積如何依賴於溫度。

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

$C=\pi r^{2}$

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

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

氣球-溫度變化

您可以在下面看到我們在不同溫度下獲得和計算的氣球周長和後續體積。

溫度（K）	周長（釐米）	體積（立方米）
273	49	0.00199
296	51	0.00224
313	51.5	0.00231
338	53.5	0.00259

下圖展示了氣球體積與溫度成正比的關係圖。



我們還測試了一個溫度，但沒有正式記錄。當氣球浸入液氮中（約 77 K）時，它似乎完全洩氣了。實際上，溫度非常低，體積急劇減小。當氣球重新加熱時，體積又恢復到原來的大小。這可以在YouTube 影片中看到。