De los tres estados de la materia, los gases experimentan los mayores cambios de volumen con las condiciones cambiantes de temperatura y presión, pero los líquidos también experimentan cambios. Los líquidos no responden a los cambios de presión, pero pueden responder a los cambios de temperatura, según su composición. Para calcular el cambio de volumen de un líquido con respecto a la temperatura, necesita conocer su coeficiente de expansión volumétrica. Los gases, por otro lado, se expanden y contraen más o menos de acuerdo con la ley de los gases ideales, y el cambio de volumen no depende de su composición.
TL; DR (demasiado largo; No leí)
Calcule el cambio de volumen de un líquido con el cambio de temperatura buscando su coeficiente de expansión (β) y usando la ecuación. Tanto la temperatura como la presión de un gas dependen de la temperatura, por lo que para calcular el cambio de volumen, utilice la ley de los gases ideales.
Cambios de volumen para líquidos
Cuando agregas calor a un líquido, aumentas la energía cinética y vibratoria de las partículas que lo componen. Como resultado, aumentan su rango de movimiento dentro de los límites de las fuerzas que los mantienen unidos como un líquido. Estas fuerzas dependen de la fuerza de los enlaces que mantienen unidas las moléculas y las unen entre sí, y son diferentes para cada líquido. El coeficiente de expansión volumétrica, generalmente denotado por la letra griega minúscula beta (β
) --es una medida de la cantidad que un líquido en particular se expande por grado de cambio de temperatura. Puede buscar esta cantidad para cualquier líquido en particular en una tabla.Una vez que conozca el coeficiente de expansión (β)para el líquido en cuestión, calcule el cambio de volumen utilizando la fórmula:
\ Delta V = V_0 \ beta (T_1-T_0)
donde ∆V es el cambio de temperatura, V0 y T0 son el volumen y la temperatura iniciales y T1 es la nueva temperatura.
Cambios de volumen de gases
Las partículas en un gas tienen más libertad de movimiento que en un líquido. De acuerdo con la ley de los gases ideales, la presión (P) y el volumen (V) de un gas dependen mutuamente de la temperatura (T) y del número de moles de gas presentes (n). La ecuación del gas ideal es:
PV = nRT
donde R es una constante conocida como constante de gas ideal. En unidades SI (métricas), el valor de esta constante es 8.314 julios por mol Kelvin.
La presión es constante: Reordenando esta ecuación para aislar el volumen, se obtiene:
V = \ frac {nRT} {P}
y si mantiene constante la presión y el número de moles, tiene una relación directa entre el volumen y la temperatura:
\ Delta V = \ frac {nR \ Delta T} {P}
donde ∆V es el cambio de volumen y ∆T es el cambio de temperatura. Si parte de una temperatura inicial T0 y presión V0 y quiere saber el volumen a una nueva temperatura T1 la ecuación se convierte en:
V_1 = \ frac {nR (T_1-T_0)} {P} + V_0
La temperatura es constante: Si mantiene la temperatura constante y permite que cambie la presión, esta ecuación le da una relación directa entre el volumen y la presión:
V_1 = \ frac {nRT} {P_1-P_0} + V_0
Observe que el volumen es mayor si T1 es más grande que T0 pero más pequeño si P1 es más grande que P0.
La presión y la temperatura varían: Cuando tanto la temperatura como la presión varían, la ecuación se convierte en:
V_1 = \ frac {nR (T_1-T_0)} {P_1-P_0} + V_0
Introduzca los valores de temperatura y presión inicial y final y el valor del volumen inicial para encontrar el nuevo volumen.