Innhold
Av de tre stofftilstandene gjennomgår gasser de største volumendringene med skiftende temperatur- og trykkforhold, men væsker gjennomgår også endringer. Væsker reagerer ikke på trykkendringer, men de kan reagere på temperaturendringer, avhengig av deres sammensetning. For å beregne volumendringen av en væske med hensyn til temperatur, må du kjenne dens volumetriske utvidelseskoeffisient. Gasser, derimot, utvides og trekker seg mer eller mindre sammen i samsvar med den ideelle gassloven, og volumendringen er ikke avhengig av sammensetningen.
TL; DR (for lang; ikke lest)
Beregn volumendring av en væske med skiftende temperatur ved å slå opp ekspansjonskoeffisienten (β) og bruke ligningen ∆V = V0 x β * ∆T. Både temperaturen og trykket til en gass er avhengig av temperaturen, så for å beregne volumendring, bruk den ideelle gassloven: PV = nRT.
Volumendringer for væsker
Når du tilfører varme til en væske, øker du den kinetiske og vibrasjonsenergien til partiklene som består av den. Som et resultat øker de bevegelsesområdet sitt innenfor grensene for kreftene som holder dem sammen som en væske. Disse kreftene avhenger av styrken til bindingene som holder molekyler sammen og binder molekyler til hverandre, og er forskjellige for hver væske. Koeffisienten for volumetrisk ekspansjon - vanligvis betegnet med små bokstaver beta (β_) --_ er et mål på mengden en bestemt væske utvider per temperaturendring. Du kan slå opp denne mengden for hvilken som helst spesiell væske i en tabell.
Når du har kjent utvidelseskoeffisienten (_ _) _ for den aktuelle væsken, beregner du volumendringen ved å bruke formelen:
∆V = V0 • β * (T1 - T0)
hvor ∆V er temperaturendringen, V0 og T0 er initialvolumet og temperaturen og T1 er den nye temperaturen.
Volumendringer for gasser
Partikler i en gass har mer bevegelsesfrihet enn de gjør i en væske. I henhold til den ideelle gassloven er trykket (P) og volumet (V) av en gass gjensidig avhengig av temperatur (T) og antall mol gass som er til stede (n). Den ideelle gassligningen er PV = nRT, hvor R er en konstant kjent som den ideelle gasskonstanten. I SI (metriske) enheter er verdien til denne konstanten 8.314 joule ÷ mol - grad K.
Trykket er konstant: Omorganiserer denne ligningen for å isolere volum, får du: V = nRT ÷ P, og hvis du holder trykket og antall føflekker konstant, har du et direkte forhold mellom volum og temperatur: ∆V = nR∆T ÷ P, hvor ∆V er volumendring og ∆T er temperaturendring. Hvis du starter fra en begynnelsestemperatur T0 og trykk V0 og vil vite volumet ved en ny temperatur T1 ligningen blir:
V1 = + V0
Temperaturen er konstant: Hvis du holder temperaturen konstant og lar trykket endre seg, gir denne ligningen deg et direkte forhold mellom volum og trykk:
V1 = + V0
Legg merke til at volumet er større hvis T1 er større enn T0 men mindre hvis P1 er større enn P0.
Trykk og temperatur varierer begge: Når både temperatur og trykk varierer, blir ligningen:
V1 = n • R • (T1 - T0) ÷ (s1 - P0) + V0
Plugg inn verdiene for initial og slutt temperatur og trykk og verdien for startvolum for å finne det nye volumet.