Об'ємний питома є характерним інтенсивним властивістю кожного елемента або матеріалу. Він визначається математично як співвідношення між об'ємом, зайнятим певною кількістю речовини (кілограм або грам); Іншими словами, це зворотна щільність.
Щільність означає, що важить 1 мл речовини (рідка, тверда, газоподібна або однорідна або гетерогенна суміш), тоді як питомий об'єм відноситься до об'єму, який займає 1 г (або 1 кг) її. Таким чином, знаючи щільність речовини, достатньо обчислити зворотну для визначення її питомого об’єму.
На що позначається слово "конкретний"? Коли будь-яка властивість, як кажуть, є специфічною, це означає, що вона виражається як функція маси, що дозволяє перетворити її з великої властивості (яка залежить від маси) в інтенсивну (безперервну у всіх точках системи).
Одиницями, у яких виражений питомий об'єм, є (м 3 / кг) або (см 3 / г). Однак, хоча ця властивість не залежить від маси, вона залежить від інших змінних, таких як температура або тиск на речовину. Це призводить до того, що один грам речовини при більш високій температурі займає більше об’єму.
З води
На першому зображенні можна побачити краплю води, яка збирається змішатися з поверхнею рідини. Оскільки це природно речовина, її маса займає об'єм, як і будь-який інший. Цей макроскопічний об'єм є добуток об'єму та взаємодії його молекул.
Молекула води має хімічну формулу H 2 O, з молекулярною масою приблизно 18 г / моль. Щільності, які вона представляє, також залежать від температури, і при макромасштабі розподіл його молекул вважається максимально однорідним.
При значеннях щільності ρ при температурі T для розрахунку питомого об'єму рідкої води достатньо застосувати таку формулу:
v = (1 / ρ)
Він розраховується шляхом експериментального визначення густини води за допомогою пікнометра та проведення математичного розрахунку. Оскільки молекули кожної речовини відрізняються одна від одної, то і отриманий питомий об'єм.
Якщо щільність води в широкому діапазоні температур становить 0,997 кг / м 3 , її питомий об'єм становить 1,003 м 3 / кг.
З повітря
Повітря - це однорідна газоподібна суміш, що складається в основному з азоту (78%), а потім кисню (21%) і нарешті з інших газів в земній атмосфері. Його щільність є макроскопічним вираженням всієї суміші молекул, які не взаємодіють ефективно і поширюються в усіх напрямках.
Оскільки речовина передбачається безперервним, її поширення в ємності не змінює її складу. Знову ж таки, вимірюючи щільність при описаних умовах температури і тиску, можна визначити, який об’єм займає 1 г повітря.
Оскільки питомий об'єм 1 / ρ, а ρ менший, ніж у води, то його питомий обсяг більший.
Пояснення цього факту ґрунтується на молекулярних взаємодіях води проти повітря; останні, навіть у випадку вологості, не конденсуються, якщо не зазнають дуже холодних температур і високого тиску.
Від пари
За тих самих умов грам пари займе об’єм, більший, ніж грам повітря? Повітря щільніше, ніж вода в газоподібній фазі, оскільки це суміш газів, згаданих вище, на відміну від молекул води.
Оскільки питомий об'єм - обернена щільність, грам пари займає більший об'єм (він менш щільний), ніж грам повітря.
Фізичні властивості пари як рідини є найважливішими у багатьох промислових процесах: всередині теплообмінників, для підвищення вологості, очищення машин, серед іншого.
Існує багато змінних, які слід враховувати при обробці великої кількості пари в галузях, особливо що стосується механіки рідин.
Азот
Як і решта газів, його щільність значно залежить від тиску (на відміну від твердих речовин і рідин) та температури. Таким чином, значення його питомого обсягу змінюються залежно від цих змінних. Звідси необхідність визначення її конкретного обсягу для вираження системи за інтенсивними властивостями.
Без експериментальних значень за допомогою молекулярних міркувань важко порівняти щільність азоту з щільністю інших газів. Молекула азоту лінійна (N≡N), а вода - кутова.
Оскільки "лінія" займає менший об'єм, ніж "бумеранг", то можна визначити, що азот буде щільнішим за воду за визначенням густини (м / об). Використовуючи щільність 1,2506 кг / м 3 , питомий об'єм за умов, в яких вимірювали це значення, становить 0,7996 м 3 / кг; це просто зворотний (1 / ρ).
Ідеального газу
Ідеальний газ - той, що підкоряється рівнянню:
P = nRT / V
Видно, що рівняння не враховує такої змінної, як молекулярна структура чи об'єм; він також не враховує, як молекули газу взаємодіють між собою у просторі, визначеному системою.
У обмеженому діапазоні температур і тиску всі гази «поводяться» однаково; з цієї причини певною мірою можна припустити, що вони підкоряються рівнянню ідеального газу. Таким чином, з цього рівняння можна визначити кілька властивостей газів, включаючи питомий об'єм.
Для її вирішення необхідно виразити рівняння через змінні щільності: масу та об'єм. Молі представлені п, і це результат ділення маси газу на його молекулярну масу (м / М).
Взявши змінну масу m в рівняння, якщо її розділити на об'єм, можна отримати густину; Звідси достатньо очистити щільність, а потім "перевернути" обидві сторони рівняння. Роблячи це, остаточно визначається конкретний обсяг.
Наведене нижче зображення ілюструє кожен із кроків для досягнення остаточного вираження конкретного об'єму ідеального газу.
Список літератури
- Вікіпедія. (2018). Питомий об'єм. Взято з: en.wikipedia.org
- Study.com. (21 серпня 2017 р.). Що таке питомий об'єм? - Визначення, формула та одиниці, взяті з: study.com
- POT. (5 травня 2015 р.). Питомий обсяг. Взято з: grc.nasa.gov
- Майкл Дж. Моран та Говард Н. Шапіро. (2004). Основи технічної термодинаміки. (2-е видання). Редакційна редакція, сторінка 13.
- Блок 1: Поняття термодинаміки. . Взято з: 4.tecnun.es
- TLV. (2018). Основні програми для Steam. Взято з: tlv.com