Zawartość
Spośród trzech stanów materii gazy podlegają największym zmianom objętości wraz ze zmieniającymi się warunkami temperatury i ciśnienia, ale płyny również ulegają zmianom. Ciecze nie reagują na zmiany ciśnienia, ale mogą reagować na zmiany temperatury, w zależności od ich składu. Aby obliczyć zmianę objętości cieczy w stosunku do temperatury, musisz znać jej współczynnik rozszerzalności objętościowej. Z drugiej strony, gazy rozszerzają się i kurczą mniej więcej zgodnie z prawem gazu doskonałego, a zmiana objętości nie zależy od ich składu.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
Obliczyć zmianę objętości cieczy ze zmieniającą się temperaturą, patrząc na jej współczynnik rozszerzalności (β) i stosując równanie ∆V = V0 x β * ∆T. Zarówno temperatura, jak i ciśnienie gazu zależą od temperatury, więc aby obliczyć zmianę objętości, użyj idealnego prawa gazu: PV = nRT.
Zmiany objętości cieczy
Dodając ciepło do cieczy, zwiększasz energię kinetyczną i wibracyjną zawartych w niej cząstek. W rezultacie zwiększają zakres ruchu w granicach sił utrzymujących je razem jako ciecz. Siły te zależą od siły wiązań utrzymujących razem cząsteczki i wiążących się ze sobą, i są różne dla każdej cieczy. Współczynnik rozszerzalności objętościowej - zwykle oznaczony małą grecką literą beta (β_) --_ jest miarą ilości, jaką konkretna ciecz rozszerza na stopień zmiany temperatury. Możesz sprawdzić tę ilość dla dowolnego konkretnego płynu w tabeli.
Po poznaniu współczynnika rozszerzalności (β _) _ dla cieczy, o której mowa, obliczyć zmianę objętości za pomocą wzoru:
∆V = V0 • β * (T1 - T0)
gdzie ∆V jest zmianą temperatury, V0 oraz T0 to początkowa objętość i temperatura oraz T1 jest nowa temperatura.
Zmiany objętości dla gazów
Cząsteczki w gazie mają większą swobodę ruchu niż w cieczy. Zgodnie z prawem gazu doskonałego ciśnienie (P) i objętość (V) gazu są wzajemnie zależne od temperatury (T) i liczby moli gazu (n). Idealnym równaniem gazu jest PV = nRT, gdzie R jest stałą zwaną idealną stałą gazu. W jednostkach SI (metrycznych) wartość tej stałej wynosi 8,314 dżuli ÷ mol - stopień K.
Ciśnienie jest stałe: Zmieniając to równanie w celu wyodrębnienia objętości, otrzymujesz: V = nRT ÷ P, a jeśli utrzymujesz stałe ciśnienie i liczbę moli, masz bezpośredni związek między objętością i temperaturą: ∆V = nR∆T ÷ P, gdzie ∆V to zmiana objętości, a ∆T to zmiana temperatury. Jeśli zaczniesz od temperatury początkowej T0 i ciśnienie V.0 i chcę poznać objętość w nowej temperaturze T.1 równanie staje się:
V.1 = + V.0
Temperatura jest stała: Jeśli utrzymasz stałą temperaturę i pozwolisz na zmianę ciśnienia, to równanie daje bezpośredni związek między objętością a ciśnieniem:
V.1 = + V.0
Zauważ, że głośność jest większa, jeśli T1 jest większy niż T.0 ale mniejsze, jeśli P1 jest większy niż P0.
Zarówno ciśnienie, jak i temperatura są różne: Gdy zmienia się zarówno temperatura, jak i ciśnienie, równanie staje się:
V.1 = n • R • (T1 - T0) ÷ (P1 - P0) + V.0
Podaj wartości początkowej i końcowej temperatury i ciśnienia oraz wartość początkowej objętości, aby znaleźć nową objętość.