من بين حالات المادة الثلاث ، تخضع الغازات لأكبر تغيرات في الحجم مع تغير ظروف درجة الحرارة والضغط ، لكن السوائل تخضع أيضًا لتغييرات. لا تستجيب السوائل لتغيرات الضغط ، لكنها يمكن أن تستجيب لتغيرات درجة الحرارة ، اعتمادًا على تركيبتها. لحساب تغير حجم السائل فيما يتعلق بدرجة الحرارة ، تحتاج إلى معرفة معامل التمدد الحجمي الخاص به. من ناحية أخرى ، تتوسع الغازات وتتقلص بشكل أو بآخر وفقًا لقانون الغاز المثالي ، ولا يعتمد تغيير الحجم على تكوينها.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)
احسب تغير حجم السائل مع تغير درجة الحرارة عن طريق البحث عن معامل التمدد (β) واستخدام المعادلة. تعتمد كل من درجة حرارة الغاز وضغطه على درجة الحرارة ، لذا لحساب تغير الحجم ، استخدم قانون الغاز المثالي.
تغييرات حجم السوائل
عندما تضيف حرارة إلى سائل ، فإنك تزيد من الطاقة الحركية والاهتزازية للجسيمات التي يتكون منها. ونتيجة لذلك ، فإنها تزيد من نطاق حركتها في حدود القوى التي تجمعها معًا كسائل. تعتمد هذه القوى على قوة الروابط التي تربط الجزيئات ببعضها البعض وتربط الجزيئات بعضها ببعض ، وتختلف لكل سائل. معامل التمدد الحجمي - يُشار إليه عادةً بالحرف اليوناني الصغير بيتا (β
) --هو مقياس لمقدار تمدد سائل معين لكل درجة من تغير درجة الحرارة. يمكنك البحث عن هذه الكمية لأي سائل معين في الجدول.بمجرد أن تعرف معامل التمدد (β)بالنسبة للسائل المعني ، احسب التغير في الحجم باستخدام الصيغة:
\ Delta V = V_0 \ beta (T_1-T_0)
حيث ∆V هو التغير في درجة الحرارة ، V0 و ت0 هي الحجم الأولي ودرجة الحرارة و T1 هي درجة الحرارة الجديدة.
تغييرات حجم الغازات
تتمتع الجسيمات الموجودة في الغاز بحرية حركة أكبر من تلك الموجودة في السائل. وفقًا لقانون الغاز المثالي ، يعتمد الضغط (P) والحجم (V) للغاز بشكل متبادل على درجة الحرارة (T) وعدد مولات الغاز الموجودة (n). معادلة الغاز المثالية هي:
PV = nRT
حيث R ثابت يعرف بثابت الغاز المثالي. في وحدات النظام الدولي (المترية) ، تبلغ قيمة هذا الثابت 8.314 جول لكل مول كلفن.
الضغط ثابت: إعادة ترتيب هذه المعادلة لعزل الحجم ، تحصل على:
ف = \ فارك {nRT} {P}
وإذا حافظت على ثبات الضغط وعدد الشامات ، فلديك علاقة مباشرة بين الحجم ودرجة الحرارة:
\ Delta V = \ frac {nR \ Delta T} {P}
حيث ∆V هو التغير في الحجم و T هو التغير في درجة الحرارة. إذا بدأت من درجة حرارة أولية T0 والضغط V.0 وتريد معرفة الحجم عند درجة حرارة جديدة T1 تصبح المعادلة:
V_1 = \ frac {nR (T_1-T_0)} {P} + V_0
درجة الحرارة ثابتة: إذا حافظت على ثبات درجة الحرارة وسمحت بتغيير الضغط ، فإن هذه المعادلة تعطيك علاقة مباشرة بين الحجم والضغط:
V_1 = \ frac {nRT} {P_1-P_0} + V_0
لاحظ أن الحجم أكبر إذا كان T.1 أكبر من T.0 لكن أصغر إذا كانت P.1 أكبر من P.0.
يختلف كل من الضغط ودرجة الحرارة: عندما تختلف درجة الحرارة والضغط ، تصبح المعادلة:
V_1 = \ frac {nR (T_1-T_0)} {P_1-P_0} + V_0
أدخل قيم درجة الحرارة والضغط الابتدائية والنهائية وقيمة الحجم الأولي لإيجاد الحجم الجديد.