查理定律

目的

演示氣體體積如何隨著溫度變化而變化

實驗

實驗裝置：將一個中空圓管(管中有半徑較小的圓柱) 直立放入燒杯中，燒杯中放入有色溶液，將一裝滿熱水的瓶子中的熱水倒出，把瓶子瓶口倒置於中空圓管上方，且瓶口與中空圓管完全密合，觀察中空圓管中液面的變化。

原理思考

為什麼中空圓管中的液面會上升?

我們將熱空瓶倒置在中空圓管上方後，中空圓管內的空氣會與瓶中空氣快速達成一熱平衡，瓶子熱量能會隨著時間而發散在空氣中，瓶子溫度隨之下降，且瓶口與中空圓管完全密合。根據理想氣體方程式: $PV= nRT$ ，在最初狀態與達成平衡(液面不再上升)時，管內氣壓與外界大氣壓力皆相等，且為一密閉容器，因此莫爾數 $n$ 也相同， $R$ 為一常數值，所以可得體積 $V$ 與溫度 $T$ 成正比，當溫度下降時體積也隨之縮小。若一開始的體積為 $V_{1}$ 、後來平衡的體積為 $V_{2}$ 、原來的溫度(大約為熱瓶子溫度)為 $T_{1}$ 和後來的溫度為 $T_{2}$ ，則最後會得到 $V_{1}/T_{1}= V_{2}/T_{2}\rightarrow V_{2}= T_{2}/T_{1}$ ， $V_{1}$ 且 $T_{1}> T_{2}$ ，因此會得到 $V_{2}< V_{1}$ ，後來的體積比原來的體積來的小，且處於密閉容器中，只能讓將液體進入管中‧縮小氣體體積，所以管中液面上升。