De spesifikt volum det er en intensiv egenskap som er karakteristisk for hvert element eller materiale. Det er definert matematisk som forholdet mellom volumet okkupert av en viss mengde materie (et kilo eller et gram); med andre ord, det er gjensidig av tettheten.
Tettheten indikerer hvor mye 1 ml materie veier (flytende, fast, gassformig eller en homogen eller heterogen blanding), mens det spesifikke volumet refererer til volumet som opptar 1 g (eller 1 kg) av det. Dermed å vite tettheten til et stoff, er det nok å beregne det gjensidige for å bestemme dets spesifikke volum.
Hva refererer ordet "spesifikt" til? Når en hvilken som helst eiendom sies å være spesifikk, betyr det at den uttrykkes som en funksjon av masse, som tillater transformasjon fra en omfattende eiendom (som avhenger av masse) til en intensiv (kontinuerlig på alle punkter i systemet)..
Enhetene der spesifikt volum normalt uttrykkes er (m3/ Kg) eller (cm3/ g). Imidlertid, selv om denne egenskapen ikke avhenger av masse, avhenger den av andre variabler, for eksempel temperaturen eller trykket på stoffet. Dette fører til at et gram stoff opptar mer volum ved høyere temperaturer..
Artikkelindeks
I det første bildet kan du se en dråpe vann som skal blandes med væskeoverflaten. Fordi det naturlig er et stoff, opptar massen volum som alle andre. Dette makroskopiske volumet er produktet av volumet og interaksjonene mellom dets molekyler.
Vannmolekylet har den kjemiske formelen HtoEller med en molekylvekt på ca. 18 g / mol. Tetthetene den presenterer avhenger også av temperaturen, og i makroskala anses fordelingen av molekylene for å være så homogen som mulig..
Med tetthetsverdiene ρ ved en temperatur T, er det tilstrekkelig å bruke følgende formel for å beregne det spesifikke volumet flytende vann:
v = (1 / ρ)
Det beregnes ved eksperimentelt å bestemme vannets tetthet ved hjelp av et pyknometer og deretter utføre den matematiske beregningen. Siden molekylene til hvert stoff er forskjellige fra hverandre, vil også det resulterende spesifikke volumet bli det.
Hvis tettheten av vann over et bredt temperaturområde er 0,997 kg / m3, dens spesifikke volum er 1003 m3/ kg.
Luft er en homogen gassblanding, hovedsakelig sammensatt av nitrogen (78%), etterfulgt av oksygen (21%) og til slutt av andre gasser i jordens atmosfære. Densiteten er et makroskopisk uttrykk for all den blandingen av molekyler, som ikke samhandler effektivt og formerer seg i alle retninger..
Fordi stoffet antas å være kontinuerlig, endrer ikke spredningen i en beholder dets sammensetning. Igjen, ved å måle tettheten ved de beskrevne forholdene for temperatur og trykk, er det mulig å bestemme hvilket volum 1 g luft opptar.
Siden det spesifikke volumet er 1 / ρ, og dets ρ er mindre enn det for vann, er dets spesifikke volum større.
Forklaringen på dette faktum er basert på molekylære interaksjoner mellom vann og luft; sistnevnte, selv når det gjelder fuktighet, kondenserer ikke med mindre den utsettes for veldig kalde temperaturer og høyt trykk.
Vil et gram damp oppta et volum som er større enn det av et gram luft under de samme forholdene? Luft er tettere enn vann i gassfasen, fordi det er en blanding av gasser som er nevnt ovenfor, i motsetning til vannmolekyler..
Siden spesifikt volum er omvendt av tetthet, opptar et gram damp mer volum (er mindre tett) enn et gram luft.
De fysiske egenskapene til damp som væske er essensielle i mange industrielle prosesser: inne i varmevekslere, for å øke fuktigheten, rengjøre maskiner, blant andre..
Det er mange variabler å ta i betraktning når man håndterer store mengder damp innen næringer, spesielt når det gjelder væskemekanikk..
I likhet med resten av gassene, avhenger dens tetthet betydelig av trykk (i motsetning til faste stoffer og væsker) og av temperaturen. Dermed varierer verdiene for det spesifikke volumet i henhold til disse variablene. Derfor er behovet for å bestemme dets spesifikke volum for å uttrykke systemet når det gjelder intensive egenskaper.
Uten eksperimentelle verdier, gjennom molekylær resonnering, er det vanskelig å sammenligne tettheten av nitrogen med den for andre gasser. Nitrogenmolekylet er lineært (N≡N) og det for vann er kantet.
Som en "linje" opptar mindre volum enn en "Boomerang”, Så kan det forventes at nitrogenet er tettere enn vann ved definisjonen av tetthet (m / V). Ved bruk av en tetthet på 12506 kg / m3, det spesifikke volumet ved forholdene der denne verdien ble målt er 0.7996 m3/ Kg; det er rett og slett det gjensidige (1 / ρ).
Den ideelle gassen er en som overholder ligningen:
P = nRT / V
Det kan sees at ligningen ikke anser noen variabel som molekylær struktur eller volum; det vurderer heller ikke hvordan gassmolekyler samhandler med hverandre i et rom som er definert av systemet.
I et begrenset temperatur- og trykkområde, "oppfører" alle gasser seg det samme; av denne grunn er det gyldig til en viss grad å anta at de adlyder den ideelle gassligningen. Fra denne ligningen kan således forskjellige egenskaper av gasser bestemmes, inkludert det spesifikke volumet.
For å løse det er det nødvendig å uttrykke ligningen når det gjelder tetthetsvariablene: masse og volum. Molene er representert med n, og disse er resultatet av å dele gassens masse med dens molekylære masse (m / M).
Å ta den variable massen m i ligningen, hvis den er delt på volumet, kan tettheten oppnås; herfra er det nok å fjerne tettheten og deretter "snu" begge sider av ligningen. Ved å gjøre dette bestemmes endelig det spesifikke volumet.
Bildet nedenfor illustrerer hvert av trinnene for å komme til det endelige uttrykket for det spesifikke volumet av en ideell gass.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.