Spośród trzech stanów skupienia gazy ulegają największym zmianom objętości wraz ze zmieniającymi się warunkami temperatury i ciśnienia, ale ciecze również ulegają zmianom. Ciecze nie reagują na zmiany ciśnienia, ale mogą reagować na zmiany temperatury, w zależności od ich składu. Aby obliczyć zmianę objętości cieczy w zależności od temperatury, musisz znać jej współczynnik rozszerzalności objętościowej. Z drugiej strony wszystkie gazy rozszerzają się i kurczą mniej więcej zgodnie z prawem gazu doskonałego, a zmiana objętości nie jest zależna od ich składu.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Oblicz zmianę objętości cieczy przy zmieniającej się temperaturze, sprawdzając jej współczynnik rozszerzalności (β) i korzystając z równania. Zarówno temperatura, jak i ciśnienie gazu zależą od temperatury, więc aby obliczyć zmianę objętości, użyj prawa gazu doskonałego.
Zmiany objętości płynów
Kiedy dodajesz ciepło do cieczy, zwiększasz energię kinetyczną i wibracyjną cząstek ją tworzących. W rezultacie zwiększają zakres ruchu w granicach sił utrzymujących je razem jako ciecz. Siły te zależą od siły wiązań łączących cząsteczki i wiążące je ze sobą i są różne dla każdej cieczy. Współczynnik rozszerzalności objętościowej - zwykle oznaczany małą grecką literą beta (β
) --jest miarą ilości rozszerzającej się cieczy na stopień zmiany temperatury. Możesz sprawdzić tę ilość dla dowolnej cieczy w tabeli.Gdy znasz współczynnik rozszerzalności (β)dla badanej cieczy oblicz zmianę objętości, korzystając ze wzoru:
\Delta V = V_0\beta (T_1-T_0)
gdzie ∆V jest zmianą temperatury, V0 oraz T0 to początkowa objętość i temperatura oraz T1 to nowa temperatura.
Zmiany objętości gazów
Cząsteczki w gazie mają większą swobodę ruchu niż w cieczy. Zgodnie z prawem gazu doskonałego, ciśnienie (P) i objętość (V) gazu są wzajemnie zależne od temperatury (T) i liczby moli obecnego gazu (n). Idealne równanie gazu to:
PV=nRT
gdzie R jest stałą znaną jako idealna stała gazu. W jednostkach SI (metrycznych) wartość tej stałej wynosi 8,314 dżuli na mol Kelvina.
Ciśnienie jest stałe: Przestawiając to równanie, aby wyizolować objętość, otrzymujesz:
V=\frac{nRT}{P}
a jeśli utrzymasz stałe ciśnienie i liczbę moli, masz bezpośredni związek między objętością a temperaturą:
\Delta V = \frac{nR\Delta T}{P}
gdzie ∆V jest zmianą objętości, a ∆T jest zmianą temperatury. Jeśli zaczniesz od temperatury początkowej T0 i ciśnienie V0 i chcesz poznać objętość w nowej temperaturze T1 równanie staje się:
V_1=\frac{nR(T_1-T_0)}{P}+V_0
Temperatura jest stała: Jeśli utrzymasz stałą temperaturę i pozwolisz na zmianę ciśnienia, to równanie da ci bezpośrednią zależność między objętością a ciśnieniem:
V_1=\frac{nRT}{P_1-P_0}+V_0
Zauważ, że objętość jest większa, jeśli T1 jest większy niż T0 ale mniejsze, jeśli P1 jest większy niż P0.
Ciśnienie i temperatura różnią się: Gdy zmienia się zarówno temperatura, jak i ciśnienie, równanie staje się:
V_1=\frac{nR(T_1-T_0)}{P_1-P_0}+V_0
Wprowadź wartości początkowej i końcowej temperatury i ciśnienia oraz wartość początkowej objętości, aby znaleźć nową objętość.