Med tremi snovnimi stanji se plini največ spreminjajo v prostornini s spreminjanjem temperaturnih in tlačnih razmer, spreminjajo pa se tudi tekočine. Tekočine se ne odzivajo na spremembe tlaka, lahko pa se odzivajo na temperaturne spremembe, odvisno od njihove sestave. Za izračun spremembe prostornine tekočine glede na temperaturo morate poznati njen koeficient volumetričnega raztezanja. Po drugi strani pa se plini vsi bolj ali manj širijo in krčijo v skladu z zakonom o idealnem plinu, sprememba prostornine pa ni odvisna od njegove sestave.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Izračun prostorninske spremembe tekočine s spreminjajočo se temperaturo izračunamo tako, da poiščemo njen koeficient raztezanja (β) in uporabimo enačbo. Temperatura in tlak plina sta odvisna od temperature, zato za izračun spremembe prostornine uporabite zakon o idealnem plinu.
Spremembe volumna za tekočine
Ko tekočini dodate toploto, povečate kinetično in vibracijsko energijo delcev, ki jo sestavljajo. Posledično povečajo obseg gibanja v mejah sil, ki jih držijo skupaj kot tekočino. Te sile so odvisne od moči vezi, ki molekule držijo skupaj in molekule vežejo med seboj, in so različne za vsako tekočino. Koeficient volumetričnega raztezanja - običajno označen z malo grško črko beta (β
) --je merilo količine, ki jo določena tekočina razširi na stopnjo spremembe temperature. To količino lahko poiščete za katero koli tekočino v tabeli.Ko poznate koeficient raztezanja (β)za zadevno tekočino izračunajte spremembo prostornine po formuli:
\ Delta V = V_0 \ beta (T_1-T_0)
kjer je ∆V sprememba temperature, V0 in T0 so začetna prostornina in temperatura ter T1 je nova temperatura.
Spremembe prostornine plinov
Delci v plinu imajo večjo svobodo gibanja kot v tekočini. V skladu z zakonom o idealnem plinu sta tlak (P) in prostornina (V) plina medsebojno odvisna od temperature (T) in števila molov plina (n). Enačba idealnega plina je:
PV = nRT
kjer je R konstanta, znana kot idealna plinska konstanta. V enotah SI (metričnih) je vrednost te konstante 8.314 džul na mol Kelvina.
Tlak je stalen: Če preuredite to enačbo, da izolirate prostornino, dobite:
V = \ frac {nRT} {P}
in če ohranjate tlak in število molov konstantni, imate neposredno povezavo med prostornino in temperaturo:
\ Delta V = \ frac {nR \ Delta T} {P}
kjer je ∆V sprememba prostornine in ∆T sprememba temperature. Če začnete pri začetni temperaturi T0 in tlak V0 in želite vedeti prostornino pri novi temperaturi T1 enačba postane:
V_1 = \ frac {nR (T_1-T_0)} {P} + V_0
Temperatura je konstantna: Če ohranjate konstantno temperaturo in pustite, da se tlak spreminja, vam ta enačba zagotovi neposredno povezavo med prostornino in tlakom:
V_1 = \ frac {nRT} {P_1-P_0} + V_0
Upoštevajte, da je prostornina večja, če je T1 je večje od T0 vendar manjši, če je P1 je večje od P0.
Tlak in temperatura sta različna: Ko se spreminjata temperatura in tlak, enačba postane:
V_1 = \ frac {nR (T_1-T_0)} {P_1-P_0} + V_0
Vnesite vrednosti za začetno in končno temperaturo in tlak ter vrednost za začetno prostornino, da poiščete novo prostornino.