Περιεχόμενο
Από τις τρεις καταστάσεις της ύλης, τα αέρια υφίστανται τις μεγαλύτερες μεταβολές όγκου με μεταβαλλόμενες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης, αλλά τα υγρά υφίστανται επίσης αλλαγές. Τα υγρά δεν ανταποκρίνονται στις αλλαγές πίεσης, αλλά μπορούν να ανταποκρίνονται στις μεταβολές της θερμοκρασίας, ανάλογα με τη σύνθεσή τους. Για να υπολογίσετε την αλλαγή όγκου ενός υγρού σε σχέση με τη θερμοκρασία, πρέπει να γνωρίζετε τον συντελεστή ογκομετρικής διαστολής του. Τα αέρια, από την άλλη πλευρά, όλα επεκτείνονται και συστέλλονται περισσότερο ή λιγότερο σύμφωνα με τον ιδανικό νόμο για το φυσικό αέριο και η μεταβολή του όγκου δεν εξαρτάται από τη σύνθεσή του.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Υπολογίστε την αλλαγή όγκου ενός υγρού με μεταβαλλόμενη θερμοκρασία κοιτάζοντας τον συντελεστή διεύρυνσης (β) και χρησιμοποιώντας την εξίσωση ΔV = V0 x β * ΔT. Τόσο η θερμοκρασία όσο και η πίεση ενός αερίου εξαρτώνται από τη θερμοκρασία, οπότε για να υπολογιστεί η μεταβολή του όγκου, χρησιμοποιήστε τον ιδανικό νόμο για το αέριο: PV = nRT.
Αλλαγές όγκου για υγρά
Όταν προσθέτετε θερμότητα σε ένα υγρό, αυξάνετε την κινητική και τη δονητική ενέργεια των σωματιδίων που το αποτελούν. Ως αποτέλεσμα, αυξάνουν την εμβέλειά τους μέσα στα όρια των δυνάμεων που τα συγκρατούν μαζί ως υγρό. Αυτές οι δυνάμεις εξαρτώνται από τη δύναμη των δεσμών που συγκρατούν τα μόρια μαζί και δεσμεύουν μόρια μεταξύ τους και είναι διαφορετικά για κάθε υγρό. Ο συντελεστής ογκομετρικής επέκτασης - που συνήθως υποδηλώνεται με το πεζά γράμμα β (β_) --_ είναι ένα μέτρο της ποσότητας ενός συγκεκριμένου υγρού που επεκτείνεται ανά βαθμό αλλαγής θερμοκρασίας. Μπορείτε να αναζητήσετε αυτήν την ποσότητα για οποιοδήποτε συγκεκριμένο υγρό σε έναν πίνακα.
Αφού γνωρίσετε τον συντελεστή επέκτασης (β _) _ για το εν λόγω υγρό, υπολογίστε την μεταβολή του όγκου χρησιμοποιώντας τον τύπο:
ΔV = V0 • β * (Τ1 - Τ0)
όπου ΔV είναι η μεταβολή της θερμοκρασίας, V0 και Τ0 είναι ο αρχικός όγκος και η θερμοκρασία και T1 είναι η νέα θερμοκρασία.
Αλλαγές τόμου για τα αέρια
Τα σωματίδια σε ένα αέριο έχουν περισσότερη ελευθερία κίνησης από ό, τι σε ένα υγρό. Σύμφωνα με τον ιδανικό νόμο για το αέριο, η πίεση (P) και ο όγκος (V) ενός αερίου εξαρτώνται αμοιβαία από τη θερμοκρασία (T) και από τον αριθμό των γραμμομορίων του υπάρχοντος αερίου (n). Η ιδανική εξίσωση αερίου είναι PV = nRT, όπου R είναι μια σταθερά γνωστή ως η ιδανική σταθερά αερίου. Στις μονάδες SI (μετρικές), η τιμή αυτής της σταθεράς είναι 8.314 joules ÷ mole - βαθμός Κ.
Η πίεση είναι σταθερή: Αναδιατάσσοντας αυτή την εξίσωση για να απομονώσετε την ένταση, παίρνετε: V = nRT ÷ P, και εάν διατηρείτε τη πίεση και τον αριθμό των γραμμομορίων σταθερή, έχετε μια άμεση σχέση μεταξύ όγκου και θερμοκρασίας: ΔV = nRΔT ÷ P, όπου ΔV είναι η μεταβολή του όγκου και ΔT είναι μεταβολή της θερμοκρασίας. Αν ξεκινάτε από μια αρχική θερμοκρασία T0 και την πίεση V0 και θέλουν να γνωρίζουν την ένταση σε μια νέα θερμοκρασία T1 η εξίσωση γίνεται:
V1 = + V0
Η θερμοκρασία είναι σταθερή: Εάν διατηρήσετε τη θερμοκρασία σταθερή και αφήσετε την πίεση να αλλάξει, αυτή η εξίσωση σας δίνει μια άμεση σχέση μεταξύ όγκου και πίεσης:
V1 = + V0
Παρατηρήστε ότι ο όγκος είναι μεγαλύτερος εάν T1 είναι μεγαλύτερο από το Τ0 αλλά μικρότερη αν P1 είναι μεγαλύτερο από το P0.
Η πίεση και η θερμοκρασία ποικίλλουν: Όταν η θερμοκρασία και η πίεση ποικίλλουν, η εξίσωση γίνεται:
V1 = n • R • (T1 - Τ0) ÷ (P1 - Π0) + V0
Συνδέστε τις τιμές για την αρχική και την τελική θερμοκρασία και την πίεση και την τιμή για τον αρχικό όγκο για να βρείτε τον νέο όγκο.