Z troch stavov hmoty prechádzajú plyny najväčšími zmenami objemu pri meniacich sa teplotných a tlakových podmienkach, ale zmenami prechádzajú aj kvapaliny. Kvapaliny nereagujú na zmeny tlaku, ale môžu reagovať na zmeny teploty, v závislosti od ich zloženia. Ak chcete vypočítať objemovú zmenu kvapaliny vzhľadom na teplotu, musíte poznať jej koeficient objemovej rozťažnosti. Na druhej strane, plyny sa všetky zväčšujú a zmenšujú v súlade so zákonom o ideálnom plyne a zmena objemu nezávisí od jeho zloženia.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
Vypočítajte objemovú zmenu kvapaliny so zmenou teploty vyhľadaním jej koeficientu rozťažnosti (β) a použitím rovnice. Teplota aj tlak plynu závisia od teploty, takže na výpočet zmeny objemu použite zákon ideálneho plynu.
Zmeny objemu pre kvapaliny
Keď pridáte teplo do kvapaliny, zvýšite kinetickú a vibračnú energiu častíc, ktoré ju tvoria. Vďaka tomu zväčšujú svoj rozsah pohybu v medziach síl, ktoré ich držia pohromade ako kvapalina. Tieto sily závisia od sily väzieb, ktoré držia molekuly pohromade a viažu molekuly navzájom, a sú pre každú kvapalinu odlišné. Koeficient objemovej rozťažnosti - zvyčajne sa označuje malým písmenom gréckeho písmena beta (β
) --je miera množstva, ktoré konkrétna kvapalina expanduje na stupeň zmeny teploty. Toto množstvo môžete pre každú konkrétnu tekutinu vyhľadať v tabuľke.Keď poznáte koeficient rozťažnosti (β)pre príslušnú kvapalinu vypočítajte zmenu objemu pomocou vzorca:
\ Delta V = V_0 \ beta (T_1-T_0)
kde ∆V je zmena teploty, V0 a T0 sú počiatočný objem a teplota a T1 je nová teplota.
Zmeny objemu pre plyny
Častice v plyne majú väčšiu voľnosť pohybu ako v kvapaline. Podľa zákona o ideálnom plyne sú tlak (P) a objem (V) plynu navzájom závislé od teploty (T) a počtu prítomných mólov plynu (n). Ideálna rovnica plynu je:
PV = nRT
kde R je konštanta známa ako konštanta ideálneho plynu. V SI (metrických) jednotkách je hodnota tejto konštanty 8,314 joulov na mol Kelvina.
Tlak je konštantný: Preskupením tejto rovnice na izoláciu objemu získate:
V = \ frac {nRT} {P}
a ak udržujete konštantný tlak a počet mólov, máte priamy vzťah medzi objemom a teplotou:
\ Delta V = \ frac {nR \ Delta T} {P}
kde ∆V je zmena objemu a ∆T je zmena teploty. Ak vychádzate z počiatočnej teploty T0 a tlak V0 a chcete vedieť objem pri novej teplote T1 rovnica sa stáva:
V_1 = \ frac {nR (T_1-T_0)} {P} + V_0
Teplota je konštantná: Ak udržujete konštantnú teplotu a necháte meniť tlak, táto rovnica vám dá priamy vzťah medzi objemom a tlakom:
V_1 = \ frac {nRT} {P_1-P_0} + V_0
Všimnite si, že objem je väčší, ak T1 je väčšie ako T0 ale menšie, ak P1 je väčší ako P0.
Tlak aj teplota sa líšia: Keď sa mení teplota aj tlak, vznikne rovnica:
V_1 = \ frac {nR (T_1-T_0)} {P_1-P_0} + V_0
Pripojte hodnoty počiatočnej a konečnej teploty a tlaku a hodnotu počiatočného objemu, aby ste našli nový objem.