Det bestemt volumen det er en intensiv egenskab, der er karakteristisk for hvert element eller materiale. Det defineres matematisk som forholdet mellem volumen optaget af en bestemt mængde stof (et kilogram eller et gram); med andre ord er det gensidigheden af densiteten.
Densiteten angiver, hvor meget 1 ml stof vejer (flydende, fast, gasformig eller en homogen eller heterogen blanding), mens det specifikke volumen refererer til det volumen, der optager 1 g (eller 1 kg) af det. Ved at kende et stofs tæthed er det således nok at beregne det gensidige for at bestemme dets specifikke volumen.
Hvad henviser ordet "specifikt" til? Når en egenskab siges at være specifik, betyder det, at den udtrykkes som en funktion af masse, som tillader dens transformation fra en omfattende egenskab (som afhænger af masse) til en intensiv (kontinuerlig på alle punkter i systemet)..
Enhederne, hvori specifikt volumen normalt udtrykkes, er (m3/ Kg) eller (cm3/ g). Skønt denne egenskab ikke afhænger af masse, afhænger den dog af andre variabler, såsom temperaturen eller trykket, der forekommer på stoffet. Dette får et gram stof til at optage mere volumen ved højere temperaturer..
Artikelindeks
På det første billede kan du se en dråbe vand ved at blande sig med væskeoverfladen. Fordi det naturligvis er et stof, optager dets masse volumen som enhver anden. Dette makroskopiske volumen er produktet af volumenet og interaktionen mellem dets molekyler.
Vandmolekylet har den kemiske formel HtoEller med en molekylvægt på ca. 18 g / mol. Densiteterne, den præsenterer, afhænger også af temperaturen, og i en makroskala anses fordelingen af dens molekyler for at være så homogen som muligt..
Med densitetsværdierne ρ ved en temperatur T er det tilstrækkeligt at beregne det specifikke volumen flydende vand til at anvende følgende formel:
v = (1 / ρ)
Det beregnes ved eksperimentelt at bestemme densiteten af vandet ved hjælp af et pycnometer og derefter udføre den matematiske beregning. Da molekylerne i hvert stof er forskellige fra hinanden, vil det resulterende specifikke volumen også gøre det.
Hvis vandtætheden over et bredt temperaturområde er 0,997 kg / m3, dens specifikke volumen er 1.003 m3/ kg.
Luft er en homogen gasformig blanding, der hovedsageligt består af nitrogen (78%) efterfulgt af ilt (21%) og endelig af andre gasser i jordens atmosfære. Dens densitet er et makroskopisk udtryk for al den blanding af molekyler, som ikke interagerer effektivt og formerer sig i alle retninger..
Da stoffet antages at være kontinuerligt, ændrer dets spredning i en beholder ikke dets sammensætning. Ved igen at måle densiteten ved de beskrevne temperatur- og trykbetingelser er det muligt at bestemme, hvilket volumen 1 g luft optager.
Da det specifikke volumen er 1 / ρ, og dets ρ er mindre end vandets, er dets specifikke volumen større.
Forklaringen på dette faktum er baseret på de molekylære interaktioner mellem vand og luft; sidstnævnte kondenserer ikke, selv i tilfælde af fugtighed, medmindre det udsættes for meget kolde temperaturer og høje tryk.
Vil et gram damp under de samme forhold optage et volumen, der er større end et gram luft? Luft er tættere end vand i den gasformige fase, fordi det er en blanding af gasser nævnt ovenfor, i modsætning til vandmolekyler..
Da specifikt volumen er den omvendte densitet, optager et gram damp mere volumen (er mindre tæt) end et gram luft.
Dampens fysiske egenskaber som væske er væsentlige i mange industrielle processer: inde i varmevekslere, for at øge fugtigheden, rene maskiner, blandt andre..
Der er mange variabler, der skal tages i betragtning ved håndtering af store mængder damp inden for industrier, især med hensyn til væskemekanik..
Ligesom resten af gasser afhænger dens densitet betydeligt af tryk (i modsætning til faste stoffer og væsker) og af temperaturen. Således varierer værdierne for dets specifikke volumen i henhold til disse variabler. Derfor er behovet for at bestemme dets specifikke volumen for at udtrykke systemet i form af intensive egenskaber.
Uden eksperimentelle værdier er det gennem molekylær begrundelse vanskeligt at sammenligne densiteten af kvælstof med den for andre gasser. Kvælstofmolekylet er lineært (N≡N), og det for vand er vinklet.
Da en "linje" optager mindre lydstyrke end en "Boomerang”, Så kan det forventes, at ved definitionen af densitet (m / V) er kvælstof tættere end vand. Ved anvendelse af en densitet på 1.2506 kg / m3, det specifikke volumen ved de betingelser, hvor denne værdi blev målt, er 0,7996 m3/ Kg; det er simpelthen det gensidige (1 / ρ).
Den ideelle gas er en, der overholder ligningen:
P = nRT / V
Det kan ses, at ligningen ikke betragter nogen variabel, såsom molekylstruktur eller volumen; det overvejer heller ikke, hvordan gasmolekyler interagerer med hinanden i et rum, der er defineret af systemet.
I et begrænset temperatur- og trykinterval "opfører" alle gasser sig ens; af denne grund er det til en vis grad gyldigt at antage, at de adlyder den ideelle gasligning. Fra denne ligning kan forskellige gassegenskaber således bestemmes, inklusive det specifikke volumen.
For at løse det er det nødvendigt at udtrykke ligningen med hensyn til densitetsvariablerne: masse og volumen. Møllerne er repræsenteret af n, og disse er resultatet af at dele massen af gassen med dens molekylære masse (m / M).
Hvis man tager den variable masse m i ligningen, hvis den divideres med volumenet, kan densiteten opnås; herfra er det nok at rydde densiteten og derefter "vende" begge sider af ligningen. Ved at gøre dette bestemmes det specifikke volumen endelig.
Billedet nedenfor illustrerer hvert trin for at nå frem til det endelige udtryk for det specifikke volumen af en ideel gas.
Endnu ingen kommentarer