Av de tre tilstandene av materie, gjennomgår gasser de største volumendringene med skiftende temperatur- og trykkforhold, men væsker gjennomgår også endringer. Væsker reagerer ikke på trykkendringer, men de kan reagere på temperaturendringer, avhengig av sammensetning. For å beregne volumendring av en væske med hensyn til temperatur, må du vite koeffisienten for volumetrisk utvidelse. Gasser derimot utvides og trekkes sammen mer eller mindre i samsvar med den ideelle gassloven, og volumendringen er ikke avhengig av sammensetningen.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
Beregn volumendring av en væske med skiftende temperatur ved å slå opp ekspansjonskoeffisienten (β) og bruke ligningen. Både temperaturen og trykket til en gass er avhengig av temperaturen, så bruk den ideelle gassloven for å beregne volumendring.
Volumendringer for væsker
Når du tilfører en væske varme, øker du den kinetiske og vibrasjonsenergien til partiklene som inneholder den. Som et resultat øker de bevegelsesområdet innen grensene for kreftene som holder dem sammen som en væske. Disse kreftene avhenger av styrken til bindingene som holder molekyler sammen og binder molekyler til hverandre, og er forskjellige for hver væske. Koeffisienten for volumetrisk ekspansjon - vanligvis betegnet med små bokstaver i gresk beta (β
) --er et mål på mengden en bestemt væske utvider per grad av temperaturendring. Du kan slå opp denne mengden for en bestemt væske i en tabell.Når du vet utvidelseskoeffisienten (β)beregne volumendringen for den aktuelle væsken ved å bruke formelen:
\ Delta V = V_0 \ beta (T_1-T_0)
hvor ∆V er temperaturendringen, V0 og T0 er opprinnelig volum og temperatur og T1 er den nye temperaturen.
Volumendringer for gasser
Partikler i en gass har større bevegelsesfrihet enn i væske. I følge den ideelle gassloven er trykket (P) og volumet (V) til en gass gjensidig avhengig av temperatur (T) og antall mol gass som er tilstede (n). Den ideelle gassligningen er:
PV = nRT
hvor R er en konstant kjent som den ideelle gasskonstanten. I SI (metriske) enheter er verdien av denne konstanten 8,314 joule per mol Kelvin.
Trykket er konstant: Omorganisering av denne ligningen for å isolere volum, får du:
V = \ frac {nRT} {P}
og hvis du holder trykket og antall mol konstant, har du et direkte forhold mellom volum og temperatur:
\ Delta V = \ frac {nR \ Delta T} {P}
hvor ∆V er endring i volum og ∆T er endring i temperatur. Hvis du starter fra en innledende temperatur T0 og trykk V0 og vil vite volumet ved en ny temperatur T1 ligningen blir:
V_1 = \ frac {nR (T_1-T_0)} {P} + V_0
Temperaturen er konstant: Hvis du holder temperaturen konstant og lar trykket endres, gir denne ligningen deg et direkte forhold mellom volum og trykk:
V_1 = \ frac {nRT} {P_1-P_0} + V_0
Legg merke til at volumet er større hvis T1 er større enn T0 men mindre hvis P1 er større enn P0.
Trykk og temperatur varierer begge: Når både temperatur og trykk varierer, blir ligningen:
V_1 = \ frac {nR (T_1-T_0)} {P_1-P_0} + V_0
Plugg inn verdiene for start- og sluttemperatur og trykk og verdien for startvolum for å finne det nye volumet.