Dos três estados da matéria, os gases sofrem as maiores mudanças de volume com as mudanças nas condições de temperatura e pressão, mas os líquidos também sofrem mudanças. Os líquidos não respondem às mudanças de pressão, mas podem responder às mudanças de temperatura, dependendo de sua composição. Para calcular a variação de volume de um líquido em relação à temperatura, você precisa saber seu coeficiente de expansão volumétrica. Os gases, por outro lado, se expandem e se contraem mais ou menos de acordo com a lei dos gases ideais, e a mudança de volume não depende de sua composição.
TL; DR (muito longo; Não li)
Calcule a mudança de volume de um líquido com a mudança de temperatura, observando seu coeficiente de expansão (β) e usando a equação. Tanto a temperatura quanto a pressão de um gás dependem da temperatura, portanto, para calcular a variação de volume, use a lei dos gases ideais.
Mudanças de volume para líquidos
Quando você adiciona calor a um líquido, aumenta a energia cinética e vibracional das partículas que o compõem. Como resultado, eles aumentam sua amplitude de movimento dentro dos limites das forças que os mantêm unidos como um líquido. Essas forças dependem da força das ligações que mantêm as moléculas juntas e que ligam as moléculas umas às outras, e são diferentes para cada líquido. O coeficiente de expansão volumétrica - geralmente denotado pela letra grega minúscula beta (β
) --é uma medida da quantidade de expansão de um determinado líquido por grau de mudança de temperatura. Você pode pesquisar essa quantidade para qualquer líquido específico em uma tabela.Depois de saber o coeficiente de expansão (β)para o líquido em questão, calcule a mudança no volume usando a fórmula:
\ Delta V = V_0 \ beta (T_1-T_0)
onde ∆V é a mudança de temperatura, V0 e T0 são o volume e a temperatura iniciais e T1 é a nova temperatura.
Mudanças de volume para gases
As partículas em um gás têm mais liberdade de movimento do que em um líquido. De acordo com a lei dos gases ideais, a pressão (P) e o volume (V) de um gás são mutuamente dependentes da temperatura (T) e do número de moles de gás presente (n). A equação do gás ideal é:
PV = nRT
onde R é uma constante conhecida como a constante de gás ideal. Em unidades SI (métricas), o valor desta constante é 8,314 joules por mol Kelvin.
A pressão é constante: Reorganizando esta equação para isolar o volume, você obtém:
V = \ frac {nRT} {P}
e se você mantiver a pressão e o número de moles constantes, terá uma relação direta entre o volume e a temperatura:
\ Delta V = \ frac {nR \ Delta T} {P}
onde ∆V é a mudança no volume e ∆T é a mudança na temperatura. Se você começar a partir de uma temperatura inicial T0 e pressão V0 e deseja saber o volume em uma nova temperatura T1 a equação se torna:
V_1 = \ frac {nR (T_1-T_0)} {P} + V_0
A temperatura é constante: Se você mantiver a temperatura constante e permitir que a pressão mude, esta equação fornece uma relação direta entre o volume e a pressão:
V_1 = \ frac {nRT} {P_1-P_0} + V_0
Observe que o volume é maior se T1 é maior que T0 mas menor se P1 é maior que P0.
Pressão e temperatura variam: Quando a temperatura e a pressão variam, a equação se torna:
V_1 = \ frac {nR (T_1-T_0)} {P_1-P_0} + V_0
Insira os valores de pressão e temperatura inicial e final e o valor do volume inicial para encontrar o novo volume.