Από τις τρεις καταστάσεις της ύλης, τα αέρια υφίστανται τις μεγαλύτερες μεταβολές όγκου με μεταβαλλόμενες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης, αλλά τα υγρά υφίστανται επίσης αλλαγές. Τα υγρά δεν ανταποκρίνονται στις αλλαγές πίεσης, αλλά μπορεί να ανταποκρίνονται στις αλλαγές θερμοκρασίας, ανάλογα με τη σύνθεσή τους. Για να υπολογίσετε την αλλαγή όγκου ενός υγρού σε σχέση με τη θερμοκρασία, πρέπει να γνωρίζετε τον συντελεστή ογκομετρικής διαστολής του. Τα αέρια, από την άλλη πλευρά, όλα επεκτείνονται και συστέλλονται περισσότερο ή λιγότερο σύμφωνα με τον ιδανικό νόμο για το φυσικό αέριο και η αλλαγή του όγκου δεν εξαρτάται από τη σύνθεσή του.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Υπολογίστε την αλλαγή όγκου ενός υγρού με μεταβαλλόμενη θερμοκρασία αναζητώντας τον συντελεστή διαστολής (β) και χρησιμοποιώντας την εξίσωση. Τόσο η θερμοκρασία όσο και η πίεση ενός αερίου εξαρτώνται από τη θερμοκρασία, οπότε για να υπολογίσετε την αλλαγή όγκου, χρησιμοποιήστε τον ιδανικό νόμο αερίου.
Αλλαγές όγκου για υγρά
Όταν προσθέτετε θερμότητα σε ένα υγρό, αυξάνετε την κινητική και δονητική ενέργεια των σωματιδίων που το περιέχουν. Ως αποτέλεσμα, αυξάνουν το εύρος κίνησής τους εντός των ορίων των δυνάμεων που τις συγκρατούν ως υγρό. Αυτές οι δυνάμεις εξαρτώνται από την ισχύ των δεσμών που συγκρατούν τα μόρια και συνδέουν τα μόρια μεταξύ τους και είναι διαφορετικές για κάθε υγρό. Ο συντελεστής ογκομετρικής επέκτασης - συνήθως δηλώνεται με το πεζό ελληνικό γράμμα beta (β) --είναι ένα μέτρο της ποσότητας που εκτείνεται ένα συγκεκριμένο υγρό ανά βαθμό αλλαγής θερμοκρασίας. Μπορείτε να αναζητήσετε αυτήν την ποσότητα για οποιοδήποτε συγκεκριμένο υγρό σε έναν πίνακα.
Μόλις μάθετε τον συντελεστή επέκτασης (β)για το εν λόγω υγρό, υπολογίστε τη μεταβολή του όγκου χρησιμοποιώντας τον τύπο:
\ Delta V = V_0 \ beta (T_1-T_0)
όπου ΔV είναι η μεταβολή της θερμοκρασίας, V0 και Τ0 είναι ο αρχικός όγκος και θερμοκρασία και T1 είναι η νέα θερμοκρασία.
Αλλαγές όγκου για αέρια
Τα σωματίδια σε ένα αέριο έχουν μεγαλύτερη ελευθερία κινήσεων από ό, τι σε ένα υγρό. Σύμφωνα με τον ιδανικό νόμο αερίου, η πίεση (P) και ο όγκος (V) ενός αερίου εξαρτώνται αμοιβαία από τη θερμοκρασία (Τ) και τον αριθμό γραμμομορίων αερίου που υπάρχουν (η). Η ιδανική εξίσωση αερίου είναι:
PV = nRT
όπου το R είναι μια σταθερά γνωστή ως η ιδανική σταθερά αερίου. Σε μονάδες SI (μετρικό), η τιμή αυτής της σταθεράς είναι 8.314 joules ανά mole Kelvin.
Η πίεση είναι σταθερή: Αναδιάταξη αυτής της εξίσωσης για απομόνωση του όγκου, λαμβάνετε:
V = \ frac {nRT} {P}
και αν διατηρήσετε σταθερή την πίεση και τον αριθμό των γραμμομορίων, έχετε άμεση σχέση μεταξύ όγκου και θερμοκρασίας:
\ Delta V = \ frac {nR \ Delta T} {P}
όπου το ΔV αλλάζει στον όγκο και το ΔT αλλάζει στη θερμοκρασία. Εάν ξεκινήσετε από μια αρχική θερμοκρασία T0 και πίεση V0 και θέλω να μάθω την ένταση σε μια νέα θερμοκρασία T1 η εξίσωση γίνεται:
V_1 = \ frac {nR (T_1-T_0)} {P} + V_0
Η θερμοκρασία είναι σταθερή: Εάν διατηρήσετε τη θερμοκρασία σταθερή και επιτρέψετε την αλλαγή της πίεσης, αυτή η εξίσωση σας δίνει μια άμεση σχέση μεταξύ όγκου και πίεσης
V_1 = \ frac {nRT} {P_1-P_0} + V_0
Παρατηρήστε ότι ο όγκος είναι μεγαλύτερος εάν T1 είναι μεγαλύτερο από το T0 αλλά μικρότερο εάν P1 είναι μεγαλύτερο από το P0.
Η πίεση και η θερμοκρασία ποικίλλουν: Όταν και η θερμοκρασία και η πίεση ποικίλλουν, η εξίσωση γίνεται:
V_1 = \ frac {nR (T_1-T_0)} {P_1-P_0} + V_0
Συνδέστε τις τιμές για την αρχική και την τελική θερμοκρασία και πίεση και την τιμή για την αρχική ένταση για να βρείτε τη νέα ένταση.