Hvordan er volumen og termisk energi (varme) relateret?

Direkte forhold (generelt):

* for en given masse af et stof: Forøgelse af den termiske energi (opvarmning af den) fører generelt til en stigning i volumen. Dette skyldes, at molekylerne bevæger sig hurtigere med mere energi, hvilket får dem til at sprede sig længere fra hinanden.

* Eksempler:

* Opvarmning af vand får det til at ekspandere, til sidst koger og omdannes til damp, der optager et meget større volumen.

* Opvarmning af en metalstang får den til at forlænge.

* Opvarmning af en ballon fyldt med luft får den til at udvide.

Undtagelser og komplikationer:

* Vands afvigelse: Vand er en undtagelse fra den generelle regel. Mellem 0 ° C og 4 ° C kontrakterer vand faktisk * i volumen, når det opvarmes. Dette skyldes den unikke struktur af vandmolekyler.

* Faseændringer: Når en stof skifter fase (f.eks. Fast til væske, væske til gas), ændres volumen dramatisk, selv med en lille varmeændring. Dette skyldes, at det molekylære arrangement ændres markant.

* tryk og volumen: Forholdet mellem volumen og varme afhænger også af trykket. For eksempel vil øget varmen i en forseglet beholder øge trykket, som derefter kan komprimere lydstyrken.

* Specifik varmekapacitet: Mængden af varme, der kræves for at hæve temperaturen på et stof med et bestemt beløb, afhænger af dets specifikke varmekapacitet. Stoffer med en højere specifik varmekapacitet kræver mere varme til en given temperaturændring, hvilket resulterer i en mindre volumenændring.

Kortfattet:

* Der er generelt et positivt forhold mellem volumen og termisk energi.

* Der findes undtagelser, især for vand og under faseændringer.

* Tryk og specifik varmekapacitet spiller også en rolle i bestemmelsen af forholdet.

Det er vigtigt at overveje det specifikke stof og betingelserne, når man analyserer forholdet mellem volumen og termisk energi.