Volum specific este definit ca fiind numărul de metri cubi ocupați de un kilogram de materie. Este raportul dintre volumul unui material și cel al acestuia masa, care este aceeași cu reciproca sa densitate. Cu alte cuvinte, volumul specific este invers proporțional cu densitatea. Volumul specific poate fi calculat sau măsurat pentru orice stare de materie, dar este cel mai des utilizat în calcule care implică Gaze.
Unitatea standard pentru volumul specific este de metri cubi pe kilogram (m3/ kg), deși poate fi exprimată în termeni de mililitri per gram (ml / g) sau de metri cubi pe liră (ft3/lb).
Intrinsic și intensiv
Partea „specifică” a unui volum specific înseamnă că este exprimată în termeni de masă unitară. Este un proprietate intrinsecă de materieceea ce înseamnă că nu depinde de mărimea eșantionului. În mod similar, volumul specific este o proprietate intensivă de materie aceasta nu este afectată de cât de mult există o substanță sau unde a fost eșantionată.
Formule specifice de volum
Există trei formule comune utilizate pentru calcularea volumului specific (ν):
- ν = V / m unde V este volum și m este masă
- ν = 1 /ρ = ρ-1 unde ρ este densitatea
- ν = RT / PM = RT / P unde R este idealul constantă de gaz, T este temperatura, P este presiune, iar M este molaritate
A doua ecuație este de obicei aplicată lichidelor și solidelor, deoarece acestea sunt relativ incompresibile. Ecuația poate fi folosită atunci când avem de-a face cu gaze, dar densitatea gazului (și volumul specific al acestuia) se poate schimba dramatic cu o ușoară creștere sau scădere a temperaturii.
A treia ecuație se aplică numai la gaze ideale sau la gaze reale la temperaturi și presiuni relativ scăzute care aproximează gazele ideale.
Tabelul valorilor specifice ale volumului specific
Inginerii și oamenii de știință se referă de obicei la tabele cu valori specifice ale volumului. Aceste valori reprezentative sunt pentru temperatura și presiunea standard (STP), care este o temperatură de 0 ° C (273,15 K, 32 ° F) și o presiune de 1 atm.
| Substanţă | Densitate | Volum specific |
|---|---|---|
| (Kg / m3) | (m3/kg) | |
| Aer | 1.225 | 0.78 |
| Gheaţă | 916.7 | 0.00109 |
| Apa (lichid) | 1000 | 0.00100 |
| Apa sarata | 1030 | 0.00097 |
| Mercur | 13546 | 0.00007 |
| R-22 * | 3.66 | 0.273 |
| Amoniac | 0.769 | 1.30 |
| Dioxid de carbon | 1.977 | 0.506 |
| Clor | 2.994 | 0.334 |
| Hidrogen | 0.0899 | 11.12 |
| Metan | 0.717 | 1.39 |
| Azot | 1.25 | 0.799 |
| Aburi* | 0.804 | 1.24 |
Substanțele marcate cu un asterisc (*) nu se află la STP.
Deoarece materialele nu sunt întotdeauna în condiții standard, există și tabele pentru materiale care listează valorile specifice ale volumului pe o gamă de temperaturi și presiuni. Puteți găsi tabele detaliate pentru aer și abur.
Utilizări ale volumului specific
Volumul specific este cel mai adesea utilizat în inginerie și în calculele termodinamicii pentru fizică și chimie. Este utilizat pentru a face predicții despre comportamentul gazelor atunci când se schimbă condițiile.
Luați în considerare o cameră etanșă care conține un număr setat de molecule:
- Dacă camera se extinde în timp ce numărul de molecule rămâne constant, densitatea gazului scade și volumul specific crește.
- Dacă camera se contractă în timp ce numărul de molecule rămâne constant, densitatea gazului crește și volumul specific scade.
- Dacă volumul camerei este menținut constant în timp ce unele molecule sunt eliminate, densitatea scade și volumul specific crește.
- Dacă volumul camerei este menținut constant în timp ce se adaugă noi molecule, densitatea crește și volumul specific scade.
- Dacă densitatea se dublează, volumul său specific este redus la jumătate.
- Dacă volumul specific se dublează, densitatea se reduce la jumătate.
Volumul specific și gravitatea specifică
Dacă sunt cunoscute volumele specifice a două substanțe, aceste informații pot fi utilizate pentru a calcula și compara densitățile acestora. Compararea randamentelor densității gravitație specifică valori. O aplicație a gravitației specifice este de a prezice dacă o substanță va pluti sau se va scufunda atunci când este plasată pe o altă substanță.
De exemplu, dacă substanța A are un volum specific de 0,358 cm3/ g și substanța B are un volum specific de 0,374 cm3/ g, luând inversul fiecărei valori va produce densitatea. Astfel, densitatea lui A este 2,79 g / cm3 iar densitatea lui B este 2,67 g / cm3. Greutatea specifică, comparând densitatea de la A la B este de 1,04 sau gravitația specifică a lui B în comparație cu A este 0,95. A este mai dens decât B, deci A s-ar scufunda în B sau B ar pluti pe A.
Exemplu de calcul
Presiunea unei probe de abur este cunoscută a fi de 2500 lbf / in2 la temperatura de 1960 Rankine. Dacă constanta de gaz este 0,596, care este volumul specific al aburului?
ν = RT / P
ν = (0,596) (1960) / (2500) = 0,467 in3/lb
surse
- Moran, Michael (2014). Fundamentele termodinamicii tehnologice, Ed. 8 Wiley. ISBN 978-1118412930.
- Silverthorn, Dee (2016). Fiziologie umană: o abordare integrată. Pearson. ISBN 978-0-321-55980-7.
- Walker, Jear (2010) l. Fundamentele fizicii, Ed. A 9-a. Halliday. ISBN 978-0470469088.