Dintre cele trei stări ale materiei, gazele suferă cele mai mari modificări ale volumului odată cu schimbarea condițiilor de temperatură și presiune, dar și lichidele suferă modificări. Lichidele nu răspund la modificările de presiune, dar pot răspunde la schimbările de temperatură, în funcție de compoziția lor. Pentru a calcula modificarea volumului unui lichid în raport cu temperatura, trebuie să cunoașteți coeficientul său de expansiune volumetrică. Pe de altă parte, gazele se extind și se contractă mai mult sau mai puțin în conformitate cu legea ideală a gazelor, iar schimbarea volumului nu depinde de compoziția sa.
TL; DR (Prea lung; Nu am citit)
Calculați schimbarea volumului unui lichid cu temperatura schimbătoare, căutând coeficientul său de expansiune (β) și utilizând ecuația. Atât temperatura, cât și presiunea unui gaz sunt dependente de temperatură, deci pentru a calcula schimbarea volumului, utilizați legea ideală a gazului.
Modificări de volum pentru lichide
Când adăugați căldură unui lichid, creșteți energia cinetică și vibrațională a particulelor care îl compun. Drept urmare, își măresc raza de mișcare în limitele forțelor care le țin împreună ca un lichid. Aceste forțe depind de puterea legăturilor care țin moleculele împreună și care leagă moleculele între ele și sunt diferite pentru fiecare lichid. Coeficientul de expansiune volumetrică - de obicei notat cu litera greacă minusculă beta (β
) --este o măsură a cantității pe care un anumit lichid o extinde pe grad de modificare a temperaturii. Puteți căuta această cantitate pentru orice lichid special dintr-un tabel.Odată ce cunoașteți coeficientul de expansiune (β)pentru lichidul în cauză, calculați modificarea volumului utilizând formula:
\ Delta V = V_0 \ beta (T_1-T_0)
unde ∆V este modificarea temperaturii, V0 Si t0 sunt volumul și temperatura inițiale și T1 este noua temperatură.
Modificări de volum pentru gaze
Particulele dintr-un gaz au mai multă libertate de mișcare decât într-un lichid. Conform legii gazelor ideale, presiunea (P) și volumul (V) ale unui gaz sunt reciproc dependente de temperatură (T) și de numărul de moli de gaz prezenți (n). Ecuația ideală a gazului este:
PV = nRT
unde R este o constantă cunoscută sub numele de constantă de gaz ideală. În unitățile SI (metrice), valoarea acestei constante este de 8,314 jouli pe mol Kelvin.
Presiunea este constantă: Rearanjând această ecuație pentru a izola volumul, veți obține:
V = \ frac {nRT} {P}
iar dacă mențineți constantă presiunea și numărul de aluniți, aveți o relație directă între volum și temperatură:
\ Delta V = \ frac {nR \ Delta T} {P}
unde ∆V este schimbarea volumului și ∆T este schimbarea temperaturii. Dacă începeți de la o temperatură inițială T0 și presiunea V0 și doriți să cunoașteți volumul la o nouă temperatură T1 ecuația devine:
V_1 = \ frac {nR (T_1-T_0)} {P} + V_0
Temperatura este constantă: Dacă mențineți temperatura constantă și permiteți schimbarea presiunii, această ecuație vă oferă o relație directă între volum și presiune:
V_1 = \ frac {nRT} {P_1-P_0} + V_0
Observați că volumul este mai mare dacă T1 este mai mare decât T0 dar mai mic dacă P1 este mai mare decât P0.
Presiunea și temperatura variază: Când temperatura și presiunea variază, ecuația devine:
V_1 = \ frac {nR (T_1-T_0)} {P_1-P_0} + V_0
Introduceți valorile pentru temperatura și presiunea inițiale și finale și valoarea pentru volumul inițial pentru a găsi noul volum.