Dari ketiga wujud materi, gas mengalami perubahan volume terbesar dengan perubahan kondisi suhu dan tekanan, tetapi cairan juga mengalami perubahan. Cairan tidak responsif terhadap perubahan tekanan, tetapi mereka dapat responsif terhadap perubahan suhu, tergantung pada komposisinya. Untuk menghitung perubahan volume cairan terhadap suhu, Anda perlu mengetahui koefisien muai volumetriknya. Gas, di sisi lain, semua mengembang dan mengerut kurang lebih sesuai dengan hukum gas ideal, dan perubahan volume tidak tergantung pada komposisinya.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)
Hitung perubahan volume zat cair dengan perubahan suhu dengan mencari koefisien muainya (β) dan menggunakan persamaan. Baik suhu dan tekanan gas bergantung pada suhu, jadi untuk menghitung perubahan volume, gunakan hukum gas ideal.
Perubahan Volume untuk Cairan
Ketika Anda menambahkan panas ke cairan, Anda meningkatkan energi kinetik dan vibrasi dari partikel yang menyusunnya. Akibatnya, mereka meningkatkan jangkauan gerak mereka dalam batas-batas kekuatan yang menahan mereka bersama sebagai cairan. Gaya-gaya ini bergantung pada kekuatan ikatan yang mengikat molekul dan mengikat molekul satu sama lain, dan berbeda untuk setiap cairan. Koefisien muai volumetrik -- biasanya dilambangkan dengan huruf kecil Yunani beta (β
) --adalah ukuran jumlah cairan tertentu memuai per derajat perubahan suhu. Anda dapat mencari kuantitas ini untuk cairan tertentu dalam tabel.Setelah Anda mengetahui koefisien ekspansi (β)untuk zat cair yang dimaksud, hitunglah perubahan volumenya dengan menggunakan rumus :
\Delta V = V_0\beta (T_1-T_0)
di mana V adalah perubahan suhu, V0 dan T0 adalah volume awal dan suhu dan T1 adalah suhu baru.
Perubahan Volume untuk Gas
Partikel dalam gas memiliki lebih banyak kebebasan bergerak daripada dalam cairan. Menurut hukum gas ideal, tekanan (P) dan volume (V) gas saling bergantung pada suhu (T) dan jumlah mol gas yang ada (n). Persamaan gas ideal adalah:
PV=nRT
di mana R adalah konstanta yang dikenal sebagai konstanta gas ideal. Dalam satuan SI (metrik), nilai konstanta ini adalah 8,314 joule per mol Kelvin.
Tekanan konstan: Mengatur ulang persamaan ini untuk mengisolasi volume, Anda mendapatkan:
V=\frac{nRT}{P}
dan jika Anda menjaga tekanan dan jumlah mol konstan, Anda memiliki hubungan langsung antara volume dan suhu:
\Delta V = \frac{nR\Delta T}{P}
dimana V adalah perubahan volume dan T adalah perubahan suhu. Jika Anda mulai dari suhu awal T0 dan tekanan V0 dan ingin mengetahui volume pada suhu baru T1 persamaan menjadi:
V_1=\frac{nR(T_1-T_0)}{P}+V_0
Suhu konstan: Jika Anda menjaga suhu tetap konstan dan membiarkan tekanan berubah, persamaan ini memberi Anda hubungan langsung antara volume dan tekanan:
V_1=\frac{nRT}{P_1-P_0}+V_0
Perhatikan bahwa volumenya lebih besar jika T1 lebih besar dari T0 tetapi lebih kecil jika P1 lebih besar dari P0.
Tekanan dan suhu keduanya bervariasi: Ketika suhu dan tekanan berubah, persamaannya menjadi:
V_1=\frac{nR(T_1-T_0)}{P_1-P_0}+V_0
Masukkan nilai suhu dan tekanan awal dan akhir dan nilai volume awal untuk menemukan volume baru.