体積変化の計算方法

3つの物質の状態のうち、気体は温度と圧力の条件の変化に伴って最大の体積変化を起こしますが、液体も変化します。 液体は圧力変化に反応しませんが、組成によっては温度変化に反応する可能性があります。 温度に対する液体の体積変化を計算するには、その体積膨張係数を知る必要があります。 一方、気体はすべて理想気体の法則に従って多かれ少なかれ膨張および収縮し、体積変化はその組成に依存しません。

TL; DR(長すぎる; 読んでいない)

膨張係数(β)を調べ、方程式を使用して、温度の変化に伴う液体の体積変化を計算します。 気体の温度と圧力はどちらも温度に依存するため、体積変化を計算するには、理想気体の法則を使用します。

液体の体積変化

液体に熱を加えると、液体を構成する粒子の運動エネルギーと振動エネルギーが増加します。 結果として、それらは液体としてそれらを一緒に保持する力の範囲内でそれらの可動域を拡大します。 これらの力は、分子を一緒に保持し、分子を互いに結合する結合の強さに依存し、液体ごとに異なります。 体積膨張係数-通常、ギリシャ文字の小文字のベータ(β) --は、温度変化の程度ごとに特定の液体が膨張する量の尺度です。 テーブル内の特定の液体について、この量を調べることができます。

膨張係数(β)問題の液体について、次の式を使用して体積の変化を計算します。

\ Delta V = V_0 \ beta(T_1-T_0)

ここで、∆Vは温度の変化Vです。0 およびT0 は初期体積と温度およびT1 新しい温度です。

ガスの体積変化

気体中の粒子は、液体中よりも移動の自由度が高くなります。 理想気体の法則によれば、気体の圧力(P)と体積(V)は、温度(T)と存在する気体のモル数(n)に相互に依存します。 理想気体方程式は次のとおりです。

PV = nRT

ここで、Rは理想気体定数として知られる定数です。 SI(メートル法)単位では、この定数の値は1モルケルビンあたり8.314ジュールです。

圧力は一定です:この方程式を並べ替えてボリュームを分離すると、次のようになります。

V = \ frac {nRT} {P}

圧力とモル数を一定に保つと、体積と温度の間に直接的な関係があります。

\ Delta V = \ frac {nR \ Delta T} {P}

ここで、∆Vは体積の変化、∆Tは温度の変化です。 初期温度Tから始める場合0 と圧力V0 新しい温度Tでの体積を知りたい1 方程式は次のようになります。

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V_1 = \ frac {nR(T_1-T_0)} {P} + V_0

温度は一定です:温度を一定に保ち、圧力を変化させると、この方程式は体積と圧力の直接的な関係を示します。

V_1 = \ frac {nRT} {P_1-P_0} + V_0

Tの場合、音量が大きくなることに注意してください1 Tより大きい0 Pの場合は小さい1 Pより大きい0.

圧力と温度の両方が変化します:温度と圧力の両方が変化すると、方程式は次のようになります。

V_1 = \ frac {nR(T_1-T_0)} {P_1-P_0} + V_0

初期および最終の温度と圧力の値、および初期体積の値をプラグインして、新しい体積を見つけます。

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