Indhold
Af de tre stoftilstande gennemgår gasser de største volumenændringer med skiftende temperatur- og trykforhold, men væsker gennemgår også ændringer. Væsker reagerer ikke på trykændringer, men de kan reagere på temperaturændringer afhængigt af deres sammensætning. For at beregne en væskes volumenændring med hensyn til temperatur, skal du kende dens volumetriske ekspansionskoefficient. Gasser, på den anden side, udvides og trækker sig mere eller mindre sammen i overensstemmelse med den ideelle gaslov, og volumenændringen er ikke afhængig af dens sammensætning.
TL; DR (for lang; læste ikke)
Beregn volumenændring af en væske med ændret temperatur ved at slå dens udvidelseskoefficient (β) op og bruge ligningen ∆V = V0 x ß * ∆T. Både temperaturen og trykket på en gas er afhængig af temperaturen, så brug den ideelle gaslov for at beregne volumenændring: PV = nRT.
Volumenændringer for væsker
Når du tilføjer varme til en væske, øger du den kinetiske og vibrationsenergi for de partikler, der indeholder den. Som et resultat øger de deres bevægelsesområde inden for grænserne for de kræfter, der holder dem sammen som en væske. Disse kræfter afhænger af styrken af bindingerne, der holder molekyler sammen og binder molekyler til hinanden, og er forskellige for hver væske. Den volumetriske ekspansionskoefficient - normalt betegnet med den lille græske bogstav beta (β_) --_ er et mål for den mængde, en bestemt væske udvider pr. Temperaturændring. Du kan slå denne mængde op efter en hvilken som helst bestemt væske i en tabel.
Når du kender ekspansionskoefficienten (β _) _ for den pågældende væske, skal du beregne ændringen i volumen ved hjælp af formlen:
∆V = V0 • ß * (T1 - T0)
hvor ∆V er ændringen i temperatur, V0 og T0 er initialvolumen og temperatur og T1 er den nye temperatur.
Volumenændringer for gasser
Partikler i en gas har mere bevægelsesfrihed end de gør i en væske. I henhold til den ideelle gaslov er tryk (P) og volumen (V) af en gas gensidigt afhængig af temperatur (T) og antallet af mol til stede gas (n). Den ideelle gasligning er PV = nRT, hvor R er en konstant kendt som den ideelle gaskonstant. I SI (metriske) enheder er værdien af denne konstante 8.314 joule ÷ mol - grad K
Trykket er konstant: Omarrangerer denne ligning for at isolere volumen, får du: V = nRT ÷ P, og hvis du holder trykket og antallet af mol konstant, har du et direkte forhold mellem volumen og temperatur: ∆V = nR∆T ÷ P, hvor ∆V er ændring i volumen og ∆T er ændring i temperatur. Hvis du starter fra en indledende temperatur T0 og tryk V0 og vil vide lydstyrken ved en ny temperatur T1 ligningen bliver:
V1 = + V0
Temperaturen er konstant: Hvis du holder temperaturen konstant og lader trykket ændre sig, giver denne ligning dig et direkte forhold mellem volumen og tryk:
V1 = + V0
Bemærk, at lydstyrken er større, hvis T1 er større end T0 men mindre, hvis P1 er større end P0.
Tryk og temperatur varierer begge: Når både temperatur og tryk varierer, bliver ligningen:
V1 = n • R • (T1 - T0) ÷ (P1 - P0) + V0
Tilslut værdierne for initial og slut temperatur og tryk og værdien for startvolumen for at finde den nye lydstyrke.