Iš trijų materijos būsenų dujos keičiasi labiausiai keičiantis temperatūros ir slėgio sąlygoms, tačiau keičiasi ir skysčiai. Skysčiai nereaguoja į slėgio pokyčius, tačiau jie gali reaguoti į temperatūros pokyčius, atsižvelgiant į jų sudėtį. Norėdami apskaičiuoti skysčio tūrio pokytį temperatūros atžvilgiu, turite žinoti jo tūrio plėtimosi koeficientą. Kita vertus, visos dujos išsiplečia ir susitraukia daugmaž pagal idealų dujų įstatymą, o tūrio pokytis nepriklauso nuo jų sudėties.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Apskaičiuokite skysčio tūrio kitimą keičiantis temperatūrai, ieškodami jo plėtimosi koeficiento (β) ir naudodami lygtį. Tiek dujų temperatūra, tiek slėgis priklauso nuo temperatūros, todėl, norint apskaičiuoti tūrio pokytį, naudokite idealų dujų įstatymą.
Skysčių tūrio pokyčiai
Pridedant šilumos prie skysčio, padidinsite jį sudarančių dalelių kinetinę ir vibracinę energiją. Dėl to jie padidina judėjimo diapazoną jėgų, laikančių juos kartu kaip skystį, ribose. Šios jėgos priklauso nuo ryšių, laikančių molekules kartu ir jungiančių molekules tarpusavyje, stiprumo ir yra skirtingi kiekvienam skysčiui. Tūrinio išsiplėtimo koeficientas - paprastai žymimas mažąja graikų raide beta (β
) --yra tam tikro skysčio išsiplėtusio kiekio matas temperatūros pokyčio laipsniui. Šio kiekio galite rasti bet kuriame skystyje lentelėje.Kai žinosite išsiplėtimo koeficientą (β)atitinkamo skysčio tūrio pokytį apskaičiuokite pagal formulę:
\ Delta V = V_0 \ beta (T_1-T_0)
kur ∆V yra temperatūros pokytis, V0 ir t0 yra pradinis tūris ir temperatūra bei T1 yra nauja temperatūra.
Dujų tūrio pokyčiai
Dujose esančios dalelės turi daugiau judėjimo laisvės nei skystyje. Pagal idealų dujų įstatymą dujų slėgis (P) ir tūris (V) abipusiai priklauso nuo temperatūros (T) ir esančių dujų molių skaičiaus (n). Ideali dujų lygtis yra:
PV = nRT
kur R yra konstanta, vadinama idealia dujų konstanta. SI (metriniais) vienetais šios konstantos vertė yra 8,314 džaulių vienam moliui Kelvino.
Slėgis yra pastovus: Pertvarkę šią lygtį, kad išskirtumėte tūrį, gausite:
V = \ frac {nRT} {P}
ir jei nuolat laikote apgamų slėgį ir skaičių, jūs turite tiesioginį ryšį tarp tūrio ir temperatūros:
\ Delta V = \ frac {nR \ Delta T} {P}
kur ∆V yra tūrio pokytis, o ∆T - temperatūros pokytis. Jei pradedate nuo pradinės temperatūros T0 ir slėgis V0 ir norite sužinoti tūrį naujoje temperatūroje T1 lygtis tampa:
V_1 = \ frac {nR (T_1-T_0)} {P} + V_0
Temperatūra yra pastovi: Jei palaikote pastovią temperatūrą ir leidžiate pasikeisti slėgiui, ši lygtis suteikia jums tiesioginį ryšį tarp tūrio ir slėgio:
V_1 = \ frac {nRT} {P_1-P_0} + V_0
Atkreipkite dėmesį, kad garsumas yra didesnis, jei T1 yra didesnis nei T0 bet mažesnis, jei P1 yra didesnis nei P0.
Slėgis ir temperatūra skiriasi: Kai skiriasi tiek temperatūra, tiek slėgis, lygybė tampa:
V_1 = \ frac {nR (T_1-T_0)} {P_1-P_0} + V_0
Norėdami rasti naują tūrį, prijunkite pradinės ir galutinės temperatūros bei slėgio ir pradinio tūrio vertes.