Изменение объёма при смешивании
При смешивании жидкостей общий объём может измениться: он не всегда равен сумме объёмов исходных жидкостей. Это связано с тем, что частицы разных веществ взаимодействуют и занимают пространство иначе, чем частицы каждого вещества по отдельности.
В идеальном случае объёмы складываются: \(V_{\text{смеси}}=V_1+V_2\). Такое свойство называют аддитивностью объёма. Но для реальных жидкостей при смешивании возможны сжатие или расширение. Например, при смешивании воды и этанола итоговый объём обычно меньше суммы исходных объёмов. Поэтому объём смеси нужно брать из условия задачи или измерять, а не находить сложением без оговорки.
Связь с плотностью смеси
Если известны масса смеси и её фактический объём, плотность находят по обычной формуле плотности:
Масса при смешивании сохраняется и является аддитивной: \(m_{\text{смеси}}=m_1+m_2\). Но объём может быть неаддитивным, поэтому подстановка \(V_1+V_2\) допустима только при явно указанной аддитивности или в приближённой модели. Для вычисления объёма по плотности используют расчёт объёма по плотности, а полный расчёт относят к теме объёма смеси.
Смешали \(100\ \text{мл}\) воды и \(100\ \text{мл}\) этанола. Если после смешивания измеренный объём равен \(192\ \text{мл}\), то \(\Delta V=192-(100+100)=-8\ \text{мл}\). Объём уменьшился на \(8\ \text{мл}\).
Неаддитивность объёма не означает потерю вещества. Масса смеси сохраняется, а меняется только занимаемый системой объём. Поэтому нельзя делать вывод об исчезновении жидкости по уменьшению её объёма.
Масса смеси равна \(150\ \text{г}\), а её объём после смешивания — \(120\ \text{мл}\). Какова плотность смеси?
Главное
- Объём смеси жидкостей может быть меньше или больше суммы объёмов компонентов.
- Изменение объёма вычисляют как \(\Delta V=V_{\text{смеси}}-\sum V_i\).
- Масса сохраняется, а плотность смеси определяется по фактическим значениям массы и объёма.