查理定律計算器

輸入計算

初始體積 V₁（L）

初始溫度 T₁（K）

最終溫度 T₂（K）

V₂ 由系統計算得出。所有溫度都必須以克耳文（K）為單位。

結果

最終體積 V₂

3

公升（L）

初始體積 V₁	2 L
初始溫度 T₁	300 K
最終溫度 T₂	450 K

什麼是查理定律？

查理定律（Charles' Law）是化學與物理中最基本的氣體定律之一。它指出：在壓力固定的情況下，一定量理想氣體的體積與其絕對溫度成正比。換句話說，加熱氣體它就膨脹，冷卻氣體它就收縮。這個關係以 \(V_1/T_1 = V_2/T_2\) 表示，其中溫度必須一律以克耳文（K，即絕對溫度）為單位。

查理定律：壓力不變時，氣體受熱膨脹，遇冷收縮。

如何使用本計算器

輸入初始體積（V₁）、初始溫度（T₁）以及最終溫度（T₂）。請務必確認兩個溫度都是以克耳文為單位——若手邊是攝氏溫度，只要加上 273.15 即可換算。計算器會求出最終體積（V₂），並同時列出你輸入的數值供參考。

公式解析

從 \(V_1/T_1 = V_2/T_2\) 出發，我們移項把未知數獨立出來：

$$V_2 = \frac{\text{V}_1\text{ (L)} \times \text{T}_2\text{ (K)}}{\text{T}_1\text{ (K)}}$$

由於溫度是以比值的形式出現，因此必須採用絕對溫標（克耳文）。若使用攝氏溫度，會得到不合理甚至負值的結果，因為 0 °C 並不代表熱能為零。

體積與絕對溫度（克耳文）成正比，構成一條過原點的直線。

範例演算

假設一顆氣球在 300 K 時裝有 2 L 氣體，並在壓力固定下加熱到 450 K。則

$$V_2 = 2 \times \left(\frac{450}{300}\right) = 2 \times 1.5 = 3\ \text{L}$$

氣體膨脹了 50%，恰好與絕對溫度上升 50% 相互對應。

常見問題

為什麼溫度一定要用克耳文？查理定律是體積與絕對溫度的正比關係。只有克耳文溫標從絕對零度起算，因此比值才具有物理意義。

哪些量保持不變？壓力與氣體的量（莫耳數）維持固定，只有體積與溫度會改變。

可以反過來求 T₂ 嗎？可以，代數上 \(T_2 = T_1 \times (V_2 / V_1)\)，不過本工具是用來求 V₂。請依此換算你已知的數值。