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Dos três estados da matéria, os gases sofrem as maiores alterações de volume com a mudança das condições de temperatura e pressão, mas os líquidos também sofrem alterações. Os líquidos não respondem às mudanças de pressão, mas podem responder às mudanças de temperatura, dependendo de sua composição. Para calcular a variação de volume de um líquido em relação à temperatura, é necessário conhecer seu coeficiente de expansão volumétrica. Por outro lado, os gases se expandem e contraem mais ou menos de acordo com a lei ideal dos gases, e a variação de volume não depende de sua composição.
TL; DR (muito longo; não leu)
Calcule a variação de volume de um líquido com a mudança de temperatura, procurando seu coeficiente de expansão (β) e usando a equação ∆V = V0 x β * ∆T. Tanto a temperatura quanto a pressão de um gás dependem da temperatura; portanto, para calcular a variação de volume, use a lei ideal do gás: PV = nRT.
Alterações de volume para líquidos
Ao adicionar calor a um líquido, você aumenta a energia cinética e vibracional das partículas que o compõem. Como resultado, eles aumentam sua amplitude de movimento dentro dos limites das forças que as mantêm unidas como um líquido. Essas forças dependem da força das ligações que mantêm as moléculas unidas e ligam as moléculas umas às outras e são diferentes para cada líquido. O coeficiente de expansão volumétrica - geralmente indicado pela letra grega minúscula beta (β_) --_ é uma medida da quantidade que um determinado líquido expande por grau de mudança de temperatura. Você pode procurar essa quantidade para qualquer líquido específico em uma tabela.
Depois de conhecer o coeficiente de expansão (β _) _ para o líquido em questão, calcule a alteração no volume usando a fórmula:
∆V = V0 • β * (T1 - T0)
onde ∆V é a mudança de temperatura, V0 e T0 são o volume e a temperatura iniciais e T1 é a nova temperatura.
Alterações de volume para gases
Partículas em um gás têm mais liberdade de movimento do que em um líquido. De acordo com a lei do gás ideal, a pressão (P) e o volume (V) de um gás dependem mutuamente da temperatura (T) e do número de mols de gás presente (n). A equação de gás ideal é PV = nRT, onde R é uma constante conhecida como constante de gás ideal. Em unidades SI (métricas), o valor dessa constante é 8,314 joules ÷ mole - grau K.
A pressão é constante: Reorganizando esta equação para isolar o volume, obtém-se: V = nRT ÷ P e, se você mantiver constante a pressão e o número de moles, terá uma relação direta entre volume e temperatura: ∆V = nR∆T ÷ P, onde ∆V é a mudança de volume e ∆T é a mudança de temperatura. Se você começar a partir de uma temperatura inicial T0 e pressão V0 e quer saber o volume a uma nova temperatura T1 a equação se torna:
V1 = + V0
A temperatura é constante: Se você mantiver a temperatura constante e permitir que a pressão mude, esta equação fornecerá uma relação direta entre volume e pressão:
V1 = + V0
Observe que o volume é maior se T1 é maior que T0 mas menor se P1 é maior que P0.
A pressão e a temperatura variam: Quando a temperatura e a pressão variam, a equação se torna:
V1 = n • R • (T1 - T0) ÷ (P1 - P0) + V0
Conecte os valores da temperatura e pressão inicial e final e o valor do volume inicial para encontrar o novo volume.