No trim matērijas stāvokļiem gāzes mainās vislielākās tilpuma izmaiņas, mainoties temperatūras un spiediena apstākļiem, taču mainās arī šķidrumi. Šķidrumi nereaģē uz spiediena izmaiņām, bet tie var reaģēt uz temperatūras izmaiņām atkarībā no to sastāva. Lai aprēķinātu šķidruma tilpuma izmaiņas attiecībā pret temperatūru, jums jāzina tā tilpuma izplešanās koeficients. Savukārt visas gāzes izplešas un saraujas vairāk vai mazāk saskaņā ar ideālo gāzes likumu, un tilpuma izmaiņas nav atkarīgas no tā sastāva.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Aprēķiniet šķidruma tilpuma izmaiņas ar mainīgu temperatūru, meklējot tā izplešanās koeficientu (β) un izmantojot vienādojumu. Gan gāzes temperatūra, gan spiediens ir atkarīgi no temperatūras, tāpēc, lai aprēķinātu tilpuma izmaiņas, izmantojiet ideālo gāzes likumu.
Šķidrumu apjoma izmaiņas
Pievienojot šķidrumam siltumu, jūs palielina to saturošo daļiņu kinētisko un vibrācijas enerģiju. Rezultātā viņi palielina kustības amplitūdu to spēku robežās, kas tos satur kā šķidrumu. Šie spēki ir atkarīgi no saišu stipruma, kas satur molekulas kopā un molekulas savstarpēji saistās, un katram šķidrumam tie ir atšķirīgi. Tilpuma izplešanās koeficients - ko parasti apzīmē ar mazo grieķu burtu beta (β
) --ir tā daudzuma mērījums, kādu konkrētais šķidrums izplešas temperatūras izmaiņu pakāpē. Jūs varat meklēt šo daudzumu jebkuram konkrētam šķidrumam tabulā.Kad esat uzzinājis izplešanās koeficientu (β)attiecīgajam šķidrumam aprēķina tilpuma izmaiņas, izmantojot formulu:
\ Delta V = V_0 \ beta (T_1-T_0)
kur ∆V ir temperatūras izmaiņas, V0 un T.0 ir sākotnējais tilpums un temperatūra un T1 ir jaunā temperatūra.
Gāzu tilpuma izmaiņas
Daļiņām gāzē ir lielāka pārvietošanās brīvība nekā šķidrumā. Saskaņā ar ideālo gāzes likumu gāzes spiediens (P) un tilpums (V) ir savstarpēji atkarīgi no temperatūras (T) un klātesošās gāzes molu skaita (n). Ideāls gāzes vienādojums ir:
PV = nRT
kur R ir konstante, kas pazīstama kā ideālā gāzes konstante. SI (metriskās) vienībās šīs konstantes vērtība ir 8,314 džouli uz vienu molu Kelvina.
Spiediens ir nemainīgs: Pārkārtojot šo vienādojumu, lai izolētu tilpumu, iegūstat:
V = \ frac {nRT} {P}
un, ja jūs uzturat nemainīgu molu spiedienu un skaitu, jums ir tieša saistība starp tilpumu un temperatūru:
\ Delta V = \ frac {nR \ Delta T} {P}
kur ∆V ir tilpuma izmaiņas un ∆T ir temperatūras izmaiņas. Ja sākat no sākotnējās temperatūras T0 un spiediens V0 un vēlaties uzzināt tilpumu jaunā temperatūrā T1 vienādojums kļūst:
V_1 = \ frac {nR (T_1-T_0)} {P} + V_0
Temperatūra ir nemainīga: Ja jūs uzturat temperatūru nemainīgu un ļaujiet mainīties spiedienam, šis vienādojums dod jums tiešu saistību starp tilpumu un spiedienu:
V_1 = \ frac {nRT} {P_1-P_0} + V_0
Ievērojiet, ka tilpums ir lielāks, ja T1 ir lielāks par T0 bet mazāks, ja P1 ir lielāks par P0.
Gan spiediens, gan temperatūra atšķiras: Kad mainās gan temperatūra, gan spiediens, vienādojums kļūst par:
V_1 = \ frac {nR (T_1-T_0)} {P_1-P_0} + V_0
Pievienojiet sākotnējās un galīgās temperatūras un spiediena vērtības, kā arī sākotnējā tilpuma vērtību, lai atrastu jauno tilpumu.