Sisältö
Aineen kolmesta tilasta kaasut käyvät läpi suurimman tilavuuden muutoksen lämpötilan ja paineen olosuhteiden muuttuessa, mutta myös nesteet muuttuvat. Nesteet eivät reagoi paineen muutoksiin, mutta ne voivat reagoida lämpötilan muutoksiin koostumuksestaan riippuen. Nesteen tilavuusmuutoksen laskemiseksi lämpötilan suhteen sinun on tiedettävä sen tilavuuslaajenemiskerroin. Kaasut sitä vastoin kaikki laajenevat ja supistuvat enemmän tai vähemmän ihanteellisen kaasulain mukaisesti, ja tilavuuden muutos ei ole riippuvainen sen koostumuksesta.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
Laske nesteen tilavuuden muutos lämpötilan muuttuessa etsimällä sen laajenemiskerrointa (β) ja käyttämällä yhtälöä ∆V = V0 x β * ∆T. Sekä kaasun lämpötila että paine ovat lämpötilasta riippuvaisia, joten tilavuuden muutoksen laskemiseksi käytä ihanteellista kaasulakua: PV = nRT.
Nesteiden tilavuuden muutokset
Kun lisäät lämpöä nesteeseen, lisäät sitä sisältävien hiukkasten kineettistä ja värähtelyenergiaa. Seurauksena ovat, että ne lisäävät liikealuetta niiden voimien rajoissa, jotka pitävät niitä yhdessä nesteenä. Nämä voimat riippuvat niiden sidosten lujuudesta, jotka pitävät molekyylejä yhdessä ja sitovat molekyylejä toisiinsa, ja ne ovat erilaisia jokaiselle nesteelle. Tilavuuden laajenemiskerroin - jota yleensä merkitään kreikkalaisella kirjaimella beeta (β_) --_ on mitta, jonka määrä tiettyä nestettä laajenee lämpötilan muutoksen astetta kohti. Voit etsiä tämän määrän mistä tahansa taulukon tietystä nesteestä.
Kun tiedät kyseisen nesteen laajenemiskerroin (β _) _, laske tilavuuden muutos kaavalla:
∆V = V0 • p * (T1 - T0)
missä ∆V on lämpötilan muutos, V0 ja T0 ovat alkuperäinen tilavuus ja lämpötila ja T1 on uusi lämpötila.
Kaasujen tilavuuden muutokset
Kaasun hiukkasilla on enemmän liikkumisvapautta kuin nesteessä. Ideaalikaasulain mukaan kaasun paine (P) ja tilavuus (V) riippuvat toisistaan lämpötilasta (T) ja läsnä olevan kaasun moolimäärästä (n). Ideaalikaasuyhtälö on PV = nRT, missä R on vakio, joka tunnetaan ideaalikaasun vakiona. SI (metrisissä) yksiköissä tämän vakion arvo on 8,314 joulea moolia - astetta K.
Paine on vakio: Järjestelemällä tämä yhtälö tilavuuden eristämiseksi, saat: V = nRT ÷ P, ja jos pidät paineen ja moolien lukumäärän vakiona, sinulla on suora yhteys tilavuuden ja lämpötilan välillä: ∆V = nR∆T ÷ P, missä ∆V on tilavuuden muutos ja ∆T on lämpötilan muutos. Jos aloitat alkuperäisestä lämpötilasta T0 ja paine V0 ja haluat tietää tilavuuden uudessa lämpötilassa T1 yhtälöstä tulee:
V1 = + V0
Lämpötila on vakio: Jos pidät lämpötila vakiona ja annat paineen muuttua, tämä yhtälö antaa sinulle suoran suhteen tilavuuden ja paineen välillä:
V1 = + V0
Huomaa, että äänenvoimakkuus on suurempi, jos T1 on suurempi kuin T0 mutta pienempi, jos P1 on suurempi kuin P0.
Paine ja lämpötila vaihtelevat: Kun sekä lämpötila että paine vaihtelevat, yhtälöstä tulee:
V1 = n • R • (T1 - T0) ÷ (P1 - P0) + V0
Kytke alkuperäisen ja lopullisen lämpötilan ja paineen arvot ja alkuperäisen tilavuuden arvo löytääksesi uusi tilavuus.