Specifik volym Vatten, luft, ånga, kväve och idealisk gas



den specifik volym Det är en intensiv egenskapskaraktäristik för varje element eller material. Det definieras matematiskt som förhållandet mellan volymen upptaget av en viss mängd materia (ett kilogram eller ett gram); Med andra ord är det ömsesidigt av densiteten.

Densiteten indikerar hur tunga 1 ml av materia (vätska, fast, gas, eller en homogen eller heterogen blandning), medan den specifika volymen avser den volym som upptas av ett g (eller ett kg) av samma. Det är således tillräckligt att beräkna det ömsesidiga för att bestämma dess specifika volym, med tanke på ämnets densitet.

Vad hänvisar ordet "specifikt" till? När någon egenskap sägs vara specifik betyder det att den uttrycks som en funktion av massan, vilket gör att omvandlingen från en omfattande egenskap (beroende på massan) till en intensiv egenskap (kontinuerlig i alla punkter i systemet)..

De enheter där den specifika volymen vanligen uttrycks är (m3/ Kg) eller (cm3/ g). Fastän den här egenskapen inte är beroende av massan beror det på andra variabler, t.ex. temperatur- eller tryckhändelser på ämnet. Detta medför att ett gram substans upptar mer volym vid högre temperaturer.

index

  • 1 vatten
  • 2 från luften
  • 3 ånga
  • 4 av kväve
  • 5 Den idealiska gasen
  • 6 referenser

Från vattnet

I den första bilden kan du se en droppe vatten att blanda med vätskans yta. Eftersom det naturligtvis är ett ämne, är dess massa upptagen som någon annan. Denna makroskopiska volym är en produkt av volymen och interaktionerna av dess molekyler.

Vattenmolekylen har en kemisk formel H2Eller, med en molekylvikt av 18 g / mol ungefär. De densiteter som den presenterar beror också på temperaturen, och vid en makroskala anses det att fördelningen av dess molekyler är så homogen som möjligt.

Med värdena av densitet ρ vid en temperatur T, för att beräkna den specifika volymen vätskevatten är det tillräckligt att tillämpa följande formel:

v = (1 / p)

Det beräknas genom att experimentellt bestämma vattnets densitet med hjälp av en pyknometer och sedan utföra matematisk beräkning. Eftersom molekylerna i varje substans skiljer sig från varandra, så kommer den resulterande specifika volymen.

Om densiteten av vatten över ett brett temperaturområde är 0.997 kg / m3, dess specifika volym är 1 003 m3/ kg.

Från luften

Luften är en homogen gasformig blandning, som huvudsakligen består av kväve (78%), följt av syre (21%) och slutligen av andra gaser från jordens atmosfär. Dess densitet är ett makroskopiskt uttryck av all den blandningen av molekyler, som inte interagerar effektivt och sprids i alla riktningar.

Eftersom det antas att substansen är kontinuerlig, ändrar inte propagationen i en behållare sin sammansättning. Återigen kan man, genom mätning av densiteten vid de beskrivna temperatur- och tryckbetingelserna, bestämma vilken volym upptar 1 g luft.

Eftersom den specifika volymen är 1 / p, och dess p är mindre än den för vatten, är dess specifika volym större.

Förklaringen av detta faktum är baserad på molekylära växelverkan mellan vatten och luftinteraktioner. Den sistnämnda, även när det gäller fukt, kondenserar inte om den utsätts för mycket kalla temperaturer och höga tryck.

ånga

Under samma förhållanden upptar ett gram ånga en volym som är större än ett gram luft? Luften är tätare än vatten i gasfas, eftersom det är en blandning av gaser som nämns ovan, till skillnad från vattenmolekyler.

Eftersom den specifika volymen är invers av densiteten upptar ett gram ånga mer volym (det är mindre tätt) än ett gram luft.

De fysiska egenskaperna hos ånga som vätska är oumbärliga i många industriella processer: inom värmeväxlare, för att öka fuktigheten, rena maskiner, bland annat mer.

Det finns många variabler att ta hänsyn till vid hantering av stora mängder ånga inom industrin, särskilt när det gäller mekanik av vätskor..

Av kväve

Liksom resten av gaserna beror deras densitet på trycket (i motsats till fasta ämnen och vätskor) och på temperaturen. Således varierar värdena för deras specifika volym i enlighet med dessa variabler. Härifrån uppstår behovet av att bestämma sin specifika volym för att uttrycka systemet när det gäller intensiva egenskaper.

Utan experimentella värden är det genom molekylär resonemang svårt att jämföra densiteten av kväve med andra gaser. Kvävemolekylen är linjär (N≡N) och vattenmolekylen är vinkel.

Som en "linje" upptar mindre volym än en "bumerang", Då kan det förväntas att kvävet genom densitetsdefinitionen (m / V) är tätare än vatten. Med en densitet av 1.2506 kg / m3, Den specifika volymen till de förhållanden där detta värde uppmättes är 0,7996 m3/ Kg; det är helt enkelt den ömsesidiga (1 / ρ).

Av den idealiska gasen

Den idealiska gasen är en som lyder i ekvationen:

P = nRT / V

Det kan observeras att ekvationen inte anser någon variabel som struktur eller molekylvolym; Inte heller överväger hur gasmolekyler interagerar med varandra i ett utrymme som definieras av systemet.

I ett begränsat antal temperaturer och tryck, alla gaser "uppför sig" lika; av den anledningen är det i viss mån giltigt att anta att de följer lyden av ideala gaser. Således kan, från denna ekvation, flera egenskaper hos gaserna bestämmas, bland dem den specifika volymen.

För att rensa det är det nödvändigt att uttrycka ekvationen när det gäller densitetsvariabler: massa och volym. Molerna representeras av n, och dessa är resultatet av att gasens massa divideras med dess molekylmassa (m / M).

Att ha den variabla massan m i ekvationen, om den är dividerad med volymen, kan densiteten erhållas; härifrån är det tillräckligt att täta densiteten och sedan "flip" båda sidor av ekvationen. Genom att göra detta bestäms den specifika volymen äntligen.

Den nedre bilden illustrerar var och en av stegen för att nå det slutliga uttrycket av den specifika volymen av en idealisk gas.

referenser

  1. Wikipedia. (2018). Specifik volym. Hämtad från: en.wikipedia.org
  2. Study.com. (21 augusti 2017). Vad är specifikt volym? - Definition, formel och enheter från: study.com
  3. NASA. (Maj 05, 2015). Specifik volym Hämtad från: grc.nasa.gov
  4. Michael J. Moran och Howard N. Shapiro. (2004). Grunden för teknisk termodynamik. (2: a upplagan). Editorial Reverté, sidan 13.
  5. Ämne 1: Termodynamikbegrepp. [PDF]. Hämtad från: 4.tecnun.es
  6. TLV. (2018). Huvudansökningar för ånga. Hämtad från: tlv.com