Specifický objem vody, vzduchu, par, dusíku a ideálního plynu



specifický objem je to intenzivní vlastnost charakteristická pro každý prvek nebo materiál. Je definován matematicky jako vztah mezi objemem obsazeným určitým množstvím hmoty (kilogram nebo gram); jinými slovy, je to reciproční hustota.

Hustota udává, kolik 1 ml hmoty váží (kapalná, pevná, plynná nebo homogenní nebo heterogenní směs), zatímco specifický objem se týká objemu, který zabírá 1 g (nebo 1 kg). Znát hustotu látky je tedy dostačující pro výpočet vzájemného stanovení jeho specifického objemu.

Na co odkazuje slovo „konkrétní“? Pokud je některá vlastnost označena za specifickou, znamená to, že je vyjádřena jako funkce hmoty, která umožňuje její přeměnu z rozsáhlé vlastnosti (která závisí na hmotnosti) na intenzivní vlastnost (spojitou ve všech bodech systému)..

Jednotky, ve kterých je specifický objem obvykle vyjádřen, jsou (m3/ Kg) nebo (cm)3/ g). Nicméně, i když tato vlastnost nezávisí na hmotnosti, závisí na jiných proměnných, jako jsou teplotní nebo tlakové události na látce. To způsobí, že gram látky zabere větší objem při vyšších teplotách.

Index

  • 1 Voda
  • 2 Ze vzduchu
  • 3 Pára
  • 4 Dusík
  • 5 Ideálního plynu
  • 6 Odkazy

Z vody

V prvním obrázku můžete vidět kapku vody, která se má promíchat s povrchem kapaliny. Protože je to přirozeně látka, její hmota zabírá objem jako každý jiný. Tento makroskopický objem je výsledkem objemu a interakcí jeho molekul.

Molekula vody má chemický vzorec H2Nebo, s molekulovou hmotností 18 g / mol přibližně. Hustoty, které představuje, závisí také na teplotě a v makrozměně se má za to, že distribuce jeho molekul je co možná nej homogennější..

Při hodnotách hustoty ρ při teplotě T je pro výpočet specifického objemu kapalné vody dostačující použít následující vzorec:

v = (1 / ρ)

Vypočítá se experimentálním stanovením hustoty vody pomocí pyknometru a poté provedením matematického výpočtu. Vzhledem k tomu, že molekuly každé látky se od sebe liší, tak i výsledný specifický objem.

Pokud je hustota vody v širokém rozmezí teplot 0,997 kg / m3, jeho specifický objem je 1 003 m3/ kg.

Ze vzduchu

Vzduch je homogenní plynná směs, složená převážně z dusíku (78%), následovaná kyslíkem (21%) a nakonec dalšími plyny zemské atmosféry. Jeho hustota je makroskopické vyjádření celé této směsi molekul, které neinteragují efektivně a šíří se ve všech směrech.

Protože se předpokládá, že látka je kontinuální, její šíření v nádobě nemění její složení. Opět, měřením hustoty za popsaných podmínek teploty a tlaku, může být určeno, který objem zabírá 1 g vzduchu.

Protože specifický objem je 1 / ρ a jeho ρ je menší než objem vody, pak je jeho specifický objem větší.

Vysvětlení této skutečnosti je založeno na molekulárních interakcích vody a vzduchu; posledně uvedená, i v případě vlhkosti, nekondenzuje, pokud není vystavena velmi nízkým teplotám a vysokým tlakům.

Pára

Za stejných podmínek bude gram páry zabírat objem větší než gram vzduchu? Vzduch je v plynné fázi hustší než voda, protože je to směs plynů zmíněných výše, na rozdíl od molekul vody.

Protože specifický objem je inverzní k hustotě, jeden gram páry zaujme více objemu (to je méně husté) než jeden gram vzduchu..

Fyzikální vlastnosti páry jako tekutiny jsou nepostradatelné v mnoha průmyslových procesech: uvnitř výměníků tepla, ke zvýšení vlhkosti, čistých strojů, mimo jiné.

Existuje mnoho proměnných, které je třeba vzít v úvahu při manipulaci s velkým množstvím páry v průmyslu, zejména pokud jde o mechaniku kapalin..

Dusík

Stejně jako ostatní plyny, jejich hustota značně závisí na tlaku (na rozdíl od pevných látek a kapalin) a na teplotě. Hodnoty jejich specifického objemu se tedy mění podle těchto proměnných. Odtud vzniká potřeba určit jeho specifický objem pro vyjádření systému z hlediska intenzivních vlastností.

Bez experimentálních hodnot je přes molekulární uvažování obtížné porovnat hustotu dusíku s hustotou ostatních plynů. Molekula dusíku je lineární (N≡N) a molekula vody je úhlová.

Jako „řádek“ zabírá méně svazku než „bumerang", Pak se dá očekávat, že definicí hustoty (m / V) je dusík hustší než voda. Použitím hustoty 1,2506 kg / m3, specifický objem na podmínky, za kterých byla tato hodnota měřena, je 0,7996 m3/ Kg; je to prostě reciproční (1 / ρ).

Ideálního plynu

Ideální plyn je ten, který dodržuje rovnici:

P = nRT / V

Lze pozorovat, že rovnice nebere v úvahu žádnou proměnnou jako strukturu nebo molekulární objem; ani neuvažuje o tom, jak molekuly plynu vzájemně interagují v prostoru definovaném systémem.

V omezeném rozsahu teplot a tlaků, všechny plyny “se chovají” se rovnat; z tohoto důvodu je do jisté míry platné předpokládat, že dodržují rovnici ideálních plynů. Z této rovnice tak lze určit několik vlastností plynů, mezi nimi specifický objem.

Pro jeho vyjasnění je nutné vyjádřit rovnici z hlediska proměnných hustoty: hmotnost a objem. Moly jsou reprezentovány n, a tito jsou výsledek dělení hmoty plynu jeho molekulovou hmotností (m / M) \ t.

Pokud má v rovnici proměnnou hmotnost m, je-li vydlážena objemem, lze získat hustotu; Odtud stačí vyčistit hustotu a pak „převrátit“ obě strany rovnice. Tím se konečně určí specifický objem.

Spodní obrázek znázorňuje každý z kroků k dosažení konečného vyjádření specifického objemu ideálního plynu.

Odkazy

  1. Wikipedia. (2018). Specifický objem. Převzato z: en.wikipedia.org
  2. Study.com. (21. srpna 2017). Co je specifický objem? - Definice, vzorec a jednotky převzaté z: study.com
  3. NASA (05.5.2015). Specifický objem Převzato z: grc.nasa.gov
  4. Michael J. Moran & Howard N. Shapiro. (2004). Základy technické termodynamiky. (2. vydání). Redakční redakce, strana 13.
  5. Téma 1: Pojmy termodynamiky. [PDF] Převzato z: 4.tecnun.es
  6. TLV. (2018). Hlavní aplikace pro páru. Převzato z: tlv.com