Des trois états de la matière, les gaz subissent les changements de volume les plus importants avec les changements de température et de pression, mais les liquides subissent également des changements. Les liquides ne réagissent pas aux changements de pression, mais ils peuvent réagir aux changements de température, selon leur composition. Pour calculer la variation de volume d'un liquide par rapport à la température, vous devez connaître son coefficient de dilatation volumétrique. Les gaz, par contre, se dilatent et se contractent plus ou moins conformément à la loi des gaz parfaits, et le changement de volume ne dépend pas de sa composition.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Calculer le changement de volume d'un liquide avec un changement de température en recherchant son coefficient de dilatation (β) et en utilisant l'équation. La température et la pression d'un gaz dépendent de la température, donc pour calculer le changement de volume, utilisez la loi des gaz parfaits.
Changements de volume pour les liquides
Lorsque vous ajoutez de la chaleur à un liquide, vous augmentez l'énergie cinétique et vibratoire des particules qui le composent. En conséquence, ils augmentent leur amplitude de mouvement dans les limites des forces qui les maintiennent ensemble sous forme liquide. Ces forces dépendent de la force des liaisons qui maintiennent les molécules ensemble et les lient les unes aux autres, et sont différentes pour chaque liquide. Le coefficient d'expansion volumétrique - généralement désigné par la lettre grecque minuscule bêta (β) --est une mesure de la quantité d'un liquide particulier se dilate par degré de changement de température. Vous pouvez rechercher cette quantité pour n'importe quel liquide particulier dans un tableau.
Une fois que vous connaissez le coefficient de dilatation (β)pour le liquide en question, calculez la variation de volume en utilisant la formule :
\Delta V = V_0\beta (T_1-T_0)
où V est la variation de température, V0 et T0 sont le volume et la température initiaux et T1 est la nouvelle température.
Changements de volume pour les gaz
Les particules dans un gaz ont plus de liberté de mouvement que dans un liquide. Selon la loi des gaz parfaits, la pression (P) et le volume (V) d'un gaz dépendent mutuellement de la température (T) et du nombre de moles de gaz présentes (n). L'équation des gaz parfaits est :
PV=nRT
où R est une constante connue sous le nom de constante des gaz parfaits. En unités SI (métriques), la valeur de cette constante est de 8,314 joules par mole Kelvin.
La pression est constante: En réorganisant cette équation pour isoler le volume, vous obtenez :
V=\frac{nRT}{P}
et si vous maintenez la pression et le nombre de moles constants, vous avez une relation directe entre le volume et la température :
\Delta V = \frac{nR\Delta T}{P}
où ∆V est le changement de volume et ∆T est le changement de température. Si vous partez d'une température initiale T0 et pression V0 et souhaitez connaître le volume à une nouvelle température T1 l'équation devient :
V_1=\frac{nR(T_1-T_0)}{P}+V_0
La température est constante: Si vous maintenez la température constante et laissez la pression changer, cette équation vous donne une relation directe entre le volume et la pression :
V_1=\frac{nRT}{P_1-P_0}+V_0
Notez que le volume est plus grand si T1 est plus grand que T0 mais plus petit si P1 est plus grand que P0.
La pression et la température varient toutes les deux: Lorsque la température et la pression varient, l'équation devient :
V_1=\frac{nR(T_1-T_0)}{P_1-P_0}+V_0
Branchez les valeurs de température et de pression initiales et finales et la valeur de volume initial pour trouver le nouveau volume.