Obsah
Z troch stavov hmoty plyny podliehajú najväčším zmenám objemu pri meniacich sa teplotných a tlakových podmienkach, ale menia sa aj kvapaliny. Kvapaliny nereagujú na zmeny tlaku, ale môžu reagovať na zmeny teploty v závislosti od ich zloženia. Na výpočet zmeny objemu kvapaliny s ohľadom na teplotu je potrebné poznať jej koeficient objemovej expanzie. Na druhej strane, všetky plyny expandujú a zmenšujú sa viac či menej v súlade so zákonom o ideálnom plyne a zmena objemu nezávisí od jeho zloženia.
TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
Vypočítajte zmenu objemu kvapaliny so meniacou sa teplotou vyhľadaním jej koeficientu rozpínania (β) a pomocou rovnice ∆V = V0 x β * ∆T. Teplota aj tlak plynu závisia od teploty, takže na výpočet zmeny objemu použite zákon o ideálnom plyne: PV = nRT.
Zmeny objemu tekutín
Keď do kvapaliny pridáte teplo, zvýšite kinetickú a vibračnú energiu častíc, ktoré ju tvoria. Výsledkom je, že zvyšujú svoj rozsah pohybu v medziach síl, ktoré ich držia pohromade ako kvapalina. Tieto sily závisia od sily väzieb, ktoré držia molekuly pohromade a viažu sa molekuly k sebe, a líšia sa pre každú tekutinu. Koeficient objemovej expanzie - obvykle označovaný malým gréckym písmenom beta (β_) --_ je mierou množstva, ktoré sa určitá kvapalina rozširuje na stupeň zmeny teploty. Toto množstvo môžete vyhľadať pre akúkoľvek konkrétnu tekutinu v tabuľke.
Akonáhle poznáte koeficient expanzie (β _) _ pre danú tekutinu, vypočítajte zmenu objemu pomocou vzorca:
∆V = V0 • ß * (T1 - T0)
kde ∆V je zmena teploty, V0 a T0 sú počiatočný objem a teplota a T1 je nová teplota.
Zmeny objemu plynov
Častice v plyne majú väčšiu voľnosť pohybu ako v kvapaline. Podľa zákona o ideálnom plyne sú tlak (P) a objem (V) plynu vzájomne závislé od teploty (T) a počtu mólov prítomného plynu (n). Ideálna plynová rovnica je PV = nRT, kde R je konštanta známa ako ideálna plynová konštanta. V jednotkách SI (metrických) je hodnota tejto konštanty 8,314 jólov ÷ mol - stupeň K.
Tlak je konštantný: Preusporiadaním tejto rovnice na izolovanie objemu získate: V = nRT ÷ P, a ak udržujete konštantný tlak a počet mólov, máte priamy vzťah medzi objemom a teplotou: ∆V = nR∆T ÷ P, kde ∆V je zmena objemu a ∆T je zmena teploty. Ak začnete od počiatočnej teploty T0 a tlak V0 a chcete poznať objem pri novej teplote T1 rovnica sa stáva:
V1 = + V0
Teplota je konštantnáAk udržiavate konštantnú teplotu a umožňujete zmenu tlaku, táto rovnica vám dáva priamy vzťah medzi objemom a tlakom:
V1 = + V0
Ak je T, objem je väčší1 je väčšia ako T0 ale menšie, ak P1 je väčšia ako P0.
Tlak aj teplota sa líšia: Keď sa teplota aj tlak menia, rovnica sa stane:
V1 = n • R • (T1 - T0) ÷ (P1 - P0) + V0
Ak chcete nájsť nový objem, pripojte hodnoty počiatočnej a konečnej teploty a tlaku a hodnoty počiatočného objemu.