Od tri stanja materije, plinovi se podvrgavaju najvećim promjenama volumena s promjenom uvjeta temperature i tlaka, ali i tekućine se mijenjaju. Tekućine ne reagiraju na promjene tlaka, ali mogu reagirati na promjene temperature, ovisno o njihovom sastavu. Da biste izračunali promjenu volumena tekućine s obzirom na temperaturu, morate znati njezin koeficijent volumetrijskog širenja. S druge strane, plinovi se šire ili skupljaju manje ili više u skladu sa zakonom o idealnom plinu, a promjena volumena ne ovisi o njegovom sastavu.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Izračunajte promjenu volumena tekućine s promjenom temperature tražeći njezin koeficijent širenja (β) i koristeći jednadžbu. I temperatura i tlak plina ovise o temperaturi, pa za izračunavanje promjene volumena upotrijebite zakon o idealnom plinu.
Promjene volumena za tekućine
Kada tekućini dodate toplinu, povećavate kinetičku i vibracijsku energiju čestica koje je čine. Kao rezultat, povećavaju opseg gibanja u granicama sila koje ih drže zajedno kao tekućinu. Te sile ovise o snazi veza koje molekule drže na okupu i molekule međusobno vežu, a različite su za svaku tekućinu. Koeficijent volumetrijskog širenja - obično se označava malim grčkim slovom beta (β
) --je mjera količine koju određena tekućina širi po stupnju promjene temperature. Ovu količinu možete potražiti za bilo koju određenu tekućinu u tablici.Jednom kada saznate koeficijent širenja (β)za dotičnu tekućinu izračunajte promjenu volumena pomoću formule:
\ Delta V = V_0 \ beta (T_1-T_0)
gdje je ∆V promjena temperature, V0 i T0 su početni volumen i temperatura i T1 je nova temperatura.
Promjene volumena za plinove
Čestice u plinu imaju veću slobodu kretanja nego u tekućini. Prema zakonu o idealnom plinu, tlak (P) i volumen (V) plina međusobno ovise o temperaturi (T) i broju prisutnih molova plina (n). Jednadžba idealnog plina je:
PV = nRT
gdje je R konstanta poznata kao konstanta idealnog plina. U SI (metričkim) jedinicama vrijednost ove konstante je 8,314 džula po molu Kelvina.
Pritisak je stalan: Preuređivanjem ove jednadžbe za izoliranje volumena dobivate:
V = \ frac {nRT} {P}
a ako održavate pritisak i broj molova konstantnim, imate izravan odnos između volumena i temperature:
\ Delta V = \ frac {nR \ Delta T} {P}
gdje je ∆V promjena u volumenu, a ∆T promjena temperature. Ako krenete od početne temperature T0 a pritisak V0 i želite znati zapreminu na novoj temperaturi T1 jednadžba postaje:
V_1 = \ frac {nR (T_1-T_0)} {P} + V_0
Temperatura je konstantna: Ako temperaturu održavate konstantnom i dopuštate promjenu tlaka, ova vam jednadžba daje izravan odnos između volumena i tlaka:
V_1 = \ frac {nRT} {P_1-P_0} + V_0
Primijetite da je glasnoća veća ako je T1 je veći od T0 ali manji ako je P1 je veći od P0.
Tlak i temperatura variraju: Kada se temperatura i tlak razlikuju, jednadžba postaje:
V_1 = \ frac {nR (T_1-T_0)} {P_1-P_0} + V_0
Uključite vrijednosti za početnu i konačnu temperaturu i tlak i vrijednost za početnu zapreminu kako biste pronašli novu zapreminu.