热气球为何升空？带你走近查理定律热气球的原理是什么 _带你

查理定律的定义
查理定律:压力不变时，气体体积V与温度t成正比，查理定律方程可表示为:
v∞T
【热气球为何升空？带你走近查理定律热气球的原理是什么】其中v是气体体积，t是温度。
这个定律规定了体积和温度的线性关系。一般温度以开尔文K为单位，国际单位制。

1783年6月，约瑟夫和艾蒂安·蒙戈菲耶用热空气体给一个直径30英尺的气球充气，使它漂浮在空气体中。这个庞然大物在空中飞行了1.5英里，然后被重新发明覆盖了草和灰尘。这个消息很快传遍了法国。

一听到飞行的消息，雅克·亚历山大·塞萨尔·查尔斯(Jacques Alexander Cesar Charles)充满了好奇，决定用自己的气球进行类似的实验(他是一个著名的气球爱好者——人们可能通常不会把这两个词放在一起)，并制定了现在所谓的查理定律。

查理做了一个简短的实验，用相同压力和体积的不同气体填充五个气球。然后把它们放入80摄氏度的高温中。他发现所有的气球都是充气的。

查理定律的解释和表述
科学家麦克斯韦给出了一个准解释。他表明空之间气体所占据的红豆博客的大小只与它的粒子活动有关。粒子不断与容器碰撞。无数气体粒子的快速撞击对容器表面施加了一个力。这个力转化成一定的压力。

这种冲击力无所谓，但总体来说，冲击力会对容器表面产生很大的压力。举个例子，在氦气球里，每平方厘米橡胶一秒钟大约有[10]24(1000亿)个氦原子，速度高达每秒1英里！这个压力叫做气压。

在一定气压范围内与碰撞和力成正比。所以碰撞越多，压力越大。本发明主要说明气体分子的活性和碰撞频率取决于气体的温度。这意味着热气体对壁面的压力更大，产生的压力也更大。这就是盖卢萨克定律。

但是，我们必须认识到，只要容器的体积是刚性有界的，或者简单地说是常数，压力就会随着温度的升高而增加。泵显然显示了这一点。当我们推拉活塞时，它会排出热的空气体。但是在这个过程中，气球本身呢？

当它接触到加热的气体时，它的体积会增大，因为它的体积不是固定的——随着球的膨胀，即使压力增大，压力也会以恒定的速率增大，从而被限制在一个恒定值。随着越来越多的热气体被泵入，橡胶膨胀，活性气体粒子跳跃，推动内表面并将其推出。这完全遵守查理定律。

上图表明，查理定律也可以用来定义绝对零度(0 K或-273.15℃) 。根据表达式，绝对零度气体体积为零。

应用-热气球
这是查理定律最常见的应用。这些风中的精神图像鼓励查理思考其扩张背后的潜在机制。公元前三世纪以后，人们已经知道，当一个物体的重量小于它所排开的液体时，它可以浮在液体上。或者简单地说，如果一个物体的密度小于液体的密度，它就会浮起来。

查理定律为热气球的工作原理提供了简明的解释。根据查理定律，如果一个气球充满加热的气体，它的体积会增加。体积增大后，气球占据的体积比周围质量相同的空气体大——它的密度现在比冷空气体的密度小，于是气球开始上升。

这也解释了为什么氦气球在冷的时候容易压缩。内部的热空气体本能地遵守热力学定律，并扩散到较冷的区域。热空气体的流出降低了内部压力，因为较冷气体分子的振动幅度较小，所需的空间隔较小。简而言之，随着气球内部温度的降低，它的体积也会缩小。

充气轮胎
这是一个不完整的应用，但它相当于一个副产品，它可能是查理定律的第二个最常用的应用。当轮胎在炎炎夏日搁浅时，查尔斯定律负责将轮胎从外胎中抢救出来。外部洪流稳定地进入内胎，逐渐使轮胎膨胀，从而使轮胎变形或完全爆裂。

强烈建议夏季定期复查轮胎。忽视和连续操作可能导致极其危险的后果，因为如果轮胎进一步膨胀，轮胎随时可能爆裂。此外，由于摩擦不可避免的热量流入会加剧轮胎的破裂。是的，多亏了查尔斯。

汽车
汽车发动机由一系列连成一排的活塞组成，当活塞正上方有或没有液体分离时，活塞周期性地上下摆动。活塞的末端以一种奇怪的方式连接到曲轴上，所以它们的高度驱动轴旋转。曲轴的两端与汽车的后轮相连，因此当连杆转动时，车轮也会转动。

还是那句话，查理定律是深层次原因。燃料燃烧产生的气体推动活塞。燃烧了大量的热量。结果温度飙升，转化的气体立刻膨胀，导致沸腾的粒子冲向活塞。他们全力推动活塞，推动车辆前进。

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