Innehåll
Av de tre materia-tillstånden genomgår gaser de största volymförändringarna med förändrade temperatur- och tryckförhållanden, men vätskor genomgår också förändringar. Vätskor är inte känsliga för tryckförändringar, men de kan vara känsliga för temperaturförändringar, beroende på deras sammansättning. För att beräkna volymförändringen av en vätska med avseende på temperatur måste du känna till densamma för volymutvidgningskoefficient. Gaser å andra sidan expanderar och sammandras mer eller mindre i enlighet med den ideala gaslagen, och volymförändringen är inte beroende av dess sammansättning.
TL; DR (för lång; läste inte)
Beräkna volymförändring av en vätska med förändrad temperatur genom att leta upp dess expansionskoefficient (β) och använda ekvationen ∆V = V0 x ß * ∆T. Både temperaturen och trycket på en gas är beroende av temperaturen, så för att beräkna volymförändring, använd den ideala gaslagen: PV = nRT.
Volymförändringar för vätskor
När du lägger till värme till en vätska ökar du den kinetiska och vibrationsenergin hos de partiklar som innehåller den. Som ett resultat ökar de sitt rörelseområde inom gränserna för krafterna som håller dem tillsammans som en vätska. Dessa krafter beror på styrkan hos bindningarna som håller molekyler samman och binder molekyler till varandra och är olika för varje vätska. Volumetrisk expansionskoefficient - vanligtvis betecknad med den små grekiska bokstaven beta (β_) --_ är ett mått på mängden som en viss vätska expanderar per temperaturförändring. Du kan leta upp denna mängd för en viss vätska i en tabell.
När du känner till utvidgningskoefficienten (_) _ för vätskan i fråga, beräkna volymförändringen med hjälp av formeln:
∆V = V0 • ß * (T1 - T0)
där ∆V är temperaturförändringen, V0 och t0 är den initiala volymen och temperaturen och T1 är den nya temperaturen.
Volymändringar för gaser
Partiklar i en gas har mer rörelsefrihet än de gör i en vätska. Enligt den ideala gaslagen är trycket (P) och volymen (V) för en gas ömsesidigt beroende av temperaturen (T) och antalet mol gas närvarande (n). Den ideala gasekvationen är PV = nRT, där R är en konstant känd som den ideala gaskonstanten. I SI (metriska) enheter är värdet på denna konstant 8.314 joule ÷ mol - grad K
Trycket är konstant: Omarrangera denna ekvation för att isolera volym får du: V = nRT ÷ P, och om du håller trycket och antalet mol konstant har du ett direkt samband mellan volym och temperatur: ∆V = nR∆T ÷ P, där ∆V är volymförändring och ∆T är temperaturförändring. Om du börjar från en initial temperatur T0 och tryck V0 och vill veta volymen vid en ny temperatur T1 ekvationen blir:
V1 = + V0
Temperaturen är konstant: Om du håller temperaturen konstant och låter trycket ändras ger denna ekvation dig ett direkt samband mellan volym och tryck:
V1 = + V0
Lägg märke till att volymen är större om T1 är större än T0 men mindre om P1 är större än P0.
Tryck och temperatur varierar båda: När både temperatur och tryck varierar blir ekvationen:
V1 = n • R • (T1 - T0) ÷ (P1 - P0) + V0
Anslut värdena för initial och slutlig temperatur och tryck och värdet för initial volym för att hitta den nya volymen.