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物質の3つの状態のうち、気体は温度と圧力の条件の変化に伴って最大の体積変化を受けますが、液体も変化します。液体は圧力の変化に反応しませんが、組成によっては温度の変化に反応する場合があります。温度に対する液体の体積変化を計算するには、その体積膨張係数を知る必要があります。一方、ガスはすべて理想的なガスの法則に従って多少なりとも膨張および収縮し、体積の変化はその組成に依存しません。
TL; DR(長すぎる;読まなかった)
膨張係数(β)を調べ、式∆V = Vを使用して、温度が変化する液体の体積変化を計算します0 xβ* ∆T。ガスの温度と圧力は温度に依存するため、体積変化を計算するには、理想的なガスの法則PV = nRTを使用します。
液体の体積変化
液体に熱を加えると、液体を構成する粒子の運動エネルギーと振動エネルギーが増加します。結果として、それらは液体として一緒にそれらを保持する力の範囲内で動きの範囲を広げます。これらの力は、分子を一緒に保持し、分子を互いに結合する結合の強度に依存し、液体ごとに異なります。体積膨張係数-通常、ギリシャ文字の小文字のベータ(β_)で示される--_は、温度変化の度ごとに特定の液体が膨張する量の尺度です。テーブル内の特定の液体について、この量を調べることができます。
問題の液体の膨張係数(β_)_がわかったら、次の式を使用して体積の変化を計算します。
∆V = V0 •β*(T1 -T0)
ここで、∆Vは温度の変化、V0 とT0 は初期体積と温度、T1 新しい温度です。
ガスの体積変化
気体中の粒子は、液体中の粒子よりも自由に動きます。理想的な気体の法則によれば、気体の圧力(P)と体積(V)は、温度(T)と存在する気体のモル数(n)に相互に依存します。理想気体の方程式はPV = nRTです。ここで、Rは理想気体定数として知られる定数です。 SI(メートル法)単位では、この定数の値は8.314ジュール÷モル-度Kです。
圧力は一定です:この式を整理して体積を分離すると、V = nRT÷Pになり、圧力とモル数を一定に保つと、体積と温度の間には直接的な関係があります:∆V = nR∆T÷P, ここで、∆Vは容積の変化、∆Tは温度の変化です。初期温度Tから開始する場合0 および圧力V0 新しい温度Tでの体積を知りたい1 方程式は次のようになります。
V1 = + V0
温度は一定です:温度を一定に保ち、圧力を変更できるようにする場合、この方程式は体積と圧力の直接的な関係を示します。
V1 = + V0
Tの場合、ボリュームが大きいことに注意してください。1 Tより大きい0 しかし、P1 Pよりも大きい0.
圧力と温度の両方が異なります:温度と圧力の両方が変化すると、方程式は次のようになります。
V1 = n•R•(T1 -T0)÷(P1 -P0)+ V0
初期および最終の温度と圧力の値と初期体積の値を入力して、新しい体積を見つけます。