Из трех состояний вещества газы претерпевают наибольшие объемные изменения при изменении условий температуры и давления, но жидкости также претерпевают изменения. Жидкости не реагируют на изменения давления, но они могут реагировать на изменения температуры в зависимости от их состава. Чтобы рассчитать изменение объема жидкости в зависимости от температуры, вам необходимо знать ее коэффициент объемного расширения. С другой стороны, все газы расширяются и сжимаются более или менее в соответствии с законом идеального газа, и изменение объема не зависит от его состава.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Рассчитайте изменение объема жидкости при изменении температуры, найдя ее коэффициент расширения (β) и используя уравнение. И температура, и давление газа зависят от температуры, поэтому для расчета изменения объема используйте закон идеального газа.
Изменения объема жидкостей
Когда вы добавляете тепло жидкости, вы увеличиваете кинетическую и колебательную энергию составляющих ее частиц. В результате они увеличивают диапазон своего движения в пределах сил, удерживающих их вместе как жидкость. Эти силы зависят от силы связей, удерживающих молекулы вместе и связывающих молекулы друг с другом, и различны для каждой жидкости. Коэффициент объемного расширения - обычно обозначается строчной греческой буквой бета (β
) --представляет собой меру количества расширения конкретной жидкости при изменении температуры. Вы можете найти это количество для любой конкретной жидкости в таблице.Как только вы узнаете коэффициент расширения (β)для рассматриваемой жидкости рассчитайте изменение объема по формуле:
\ Delta V = V_0 \ beta (T_1-T_0)
где ∆V - изменение температуры, В0 и т0 - начальный объем и температура, а T1 это новая температура.
Изменения объема для газов
Частицы в газе обладают большей свободой движения, чем в жидкости. Согласно закону идеального газа, давление (P) и объем (V) газа взаимно зависят от температуры (T) и количества молей присутствующего газа (n). Уравнение идеального газа:
PV = nRT
где R - постоянная, известная как постоянная идеального газа. В единицах СИ (метрическая) величина этой постоянной составляет 8,314 джоулей на моль Кельвина.
Давление постоянно: Преобразуя это уравнение, чтобы изолировать объем, вы получите:
V = \ frac {nRT} {P}
и если вы сохраните постоянными давление и количество молей, у вас будет прямая зависимость между объемом и температурой:
\ Delta V = \ frac {nR \ Delta T} {P}
где ∆V - изменение объема, а ∆T - изменение температуры. Если вы начнете с начальной температуры T0 и давление V0 и хотите узнать объем при новой температуре T1 уравнение становится:
V_1 = \ frac {nR (T_1-T_0)} {P} + V_0
Температура постоянная: Если вы поддерживаете постоянную температуру и позволяете давлению изменяться, это уравнение дает вам прямую зависимость между объемом и давлением:
V_1 = \ frac {nRT} {P_1-P_0} + V_0
Обратите внимание, что объем больше, если T1 больше T0 но меньше, если P1 больше P0.
Давление и температура меняются.: При изменении температуры и давления уравнение принимает следующий вид:
V_1 = \ frac {nR (T_1-T_0)} {P_1-P_0} + V_0
Вставьте значения начальной и конечной температуры и давления, а также значение начального объема, чтобы найти новый объем.