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Dei tre stati della materia, i gas subiscono le maggiori variazioni di volume al variare delle condizioni di temperatura e pressione, ma anche i liquidi subiscono variazioni. I liquidi non rispondono alle variazioni di pressione, ma possono rispondere alle variazioni di temperatura, a seconda della loro composizione. Per calcolare la variazione di volume di un liquido rispetto alla temperatura, è necessario conoscerne il coefficiente di espansione volumetrica. I gas, d'altra parte, si espandono e si contraggono più o meno in conformità con la legge del gas ideale e la variazione di volume non dipende dalla sua composizione.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
Calcola la variazione di volume di un liquido con la variazione della temperatura osservando il suo coefficiente di espansione (β) e usando l'equazione ∆V = V0 x β * ∆T. Sia la temperatura che la pressione di un gas dipendono dalla temperatura, quindi per calcolare la variazione di volume, utilizzare la legge del gas ideale: PV = nRT.
Variazioni di volume per liquidi
Quando aggiungi calore a un liquido, aumenti l'energia cinetica e vibrazionale delle particelle che lo compongono. Di conseguenza, aumentano il loro raggio di movimento entro i limiti delle forze che li tengono insieme come un liquido. Queste forze dipendono dalla forza dei legami che tengono insieme le molecole e legano le molecole tra loro e sono diverse per ogni liquido. Il coefficiente di espansione volumetrica - solitamente indicato dalla lettera greca minuscola beta (β_) --_ è una misura della quantità che un particolare liquido espande per grado di variazione di temperatura. Puoi cercare questa quantità per qualsiasi liquido in una tabella.
Una volta che conosci il coefficiente di espansione (β _) _ per il liquido in questione, calcola la variazione di volume usando la formula:
∆V = V0 • β * (T1 - T0)
dove ∆V è la variazione di temperatura, V0 e T0 sono il volume e la temperatura iniziali e T1 è la nuova temperatura.
Variazioni di volume per gas
Le particelle in un gas hanno più libertà di movimento rispetto a un liquido. Secondo la legge del gas ideale, la pressione (P) e il volume (V) di un gas sono reciprocamente dipendenti dalla temperatura (T) e dal numero di moli di gas presenti (n). L'equazione del gas ideale è PV = nRT, dove R è una costante nota come costante del gas ideale. In unità SI (metriche), il valore di questa costante è 8.314 joule ÷ mole - grado K.
La pressione è costante: Riorganizzando questa equazione per isolare il volume, si ottiene: V = nRT ÷ P, e se si mantengono costanti la pressione e il numero di moli, si ha una relazione diretta tra volume e temperatura: ∆V = nR∆T ÷ P, dove ∆V è variazione di volume e ∆T è variazione di temperatura. Se si parte da una temperatura iniziale T0 e pressione V0 e voglio conoscere il volume a una nuova temperatura T1 l'equazione diventa:
V1 = + V0
La temperatura è costante: Se si mantiene costante la temperatura e si consente il cambiamento della pressione, questa equazione fornisce una relazione diretta tra volume e pressione:
V1 = + V0
Si noti che il volume è maggiore se T1 è più grande di T0 ma più piccolo se P1 è più grande di P0.
La pressione e la temperatura variano entrambe: Quando variano sia la temperatura che la pressione, l'equazione diventa:
V1 = n • R • (T1 - T0) ÷ (P1 - P0) + V0
Inserire i valori per la temperatura e la pressione iniziale e finale e il valore per il volume iniziale per trovare il nuovo volume.