Špecifický objem vody, vzduchu, pár, dusíka a ideálneho plynu



špecifický objem je to intenzívna vlastnosť každého prvku alebo materiálu. Definuje sa matematicky ako vzťah medzi objemom obsadeným určitým množstvom hmoty (kilogram alebo gram); inými slovami, ide o recipročnú hustotu.

Hustota udáva, koľko 1 ml hmoty váži (kvapalná, pevná, plynná alebo homogénna alebo heterogénna zmes), zatiaľ čo špecifický objem sa vzťahuje na objem, ktorý zaberá 1 g (alebo 1 kg). Ak teda poznáme hustotu látky, stačí vypočítať recipročnú hodnotu na určenie jej špecifického objemu.

Na čo odkazuje slovo „špecifický“? Keď sa hovorí, že akákoľvek vlastnosť je špecifická, znamená to, že je vyjadrená ako funkcia hmoty, ktorá umožňuje jej premenu z rozsiahlej vlastnosti (ktorá závisí od hmotnosti) na intenzívnu vlastnosť (nepretržitá vo všetkých bodoch systému)..

Jednotky, v ktorých sa špecifický objem zvyčajne vyjadruje, sú (m3/ Kg) alebo (cm3/ g). Hoci táto vlastnosť nezávisí od hmotnosti, závisí od iných premenných, ako sú teplotné alebo tlakové udalosti na látke. To spôsobuje, že gram látky zaberá väčší objem pri vyšších teplotách.

index

  • 1 Voda
  • 2 Zo vzduchu
  • 3 Para
  • 4 Z dusíka
  • 5 Ideálneho plynu
  • 6 Referencie

Z vody

Na prvom obrázku môžete vidieť kvapku vody, ktorá sa má zmiešať s povrchom kvapaliny. Pretože, prirodzene, je to substancia, jej hmotnosť zaberá objem ako každý iný. Tento makroskopický objem je produktom objemu a interakcií jeho molekúl.

Molekula vody má chemický vzorec H2Alebo približne s molekulovou hmotnosťou 18 g / mol. Hustoty, ktoré predstavuje, závisia aj od teploty a v makrozávere sa predpokladá, že distribúcia jej molekúl je čo najhomogénnejšia..

Pri hodnotách hustoty ρ pri teplote T je na výpočet špecifického objemu kvapalnej vody postačujúce použiť nasledujúci vzorec: \ t

v = (1 / ρ)

Vypočíta sa experimentálnym určením hustoty vody pomocou pyknometra a potom vykonaním matematického výpočtu. Pretože molekuly každej látky sa od seba líšia, tak aj výsledný špecifický objem.

Ak je hustota vody v širokom rozsahu teplôt 0,997 kg / m3, jeho špecifický objem je 1 003 m3/ kg.

Zo vzduchu

Vzduch je homogénna plynná zmes, zložená hlavne z dusíka (78%), nasledovaná kyslíkom (21%) a nakoniec ďalšími plynmi zemskej atmosféry. Jeho hustota je makroskopické vyjadrenie celej zmesi molekúl, ktoré neinteragujú efektívne a šíria sa vo všetkých smeroch.

Pretože sa predpokladá, že látka je kontinuálna, jej šírenie v nádobe nemení jej zloženie. Opäť, meraním hustoty pri opísaných podmienkach teploty a tlaku sa môže určiť, ktorý objem zaberá 1 g vzduchu.

Keďže špecifický objem je 1 / ρ a jeho ρ je menšie ako objem vody, potom je jeho špecifický objem väčší.

Vysvetlenie tejto skutočnosti je založené na molekulových interakciách vody s interakciami vzduchu; posledne uvedené, dokonca aj v prípade vlhkosti, nekondenzuje, pokiaľ nie je vystavené veľmi nízkym teplotám a vysokým tlakom.

parný

Za rovnakých podmienok zaberie gram pary väčší objem ako gram vzduchu? Vzduch je v plynnej fáze hustší ako voda, pretože je to zmes plynov uvedených vyššie, na rozdiel od molekúl vody.

Keďže špecifický objem je inverzný voči hustote, jeden gram pary zaberá väčší objem (je menej hustý) ako jeden gram vzduchu..

Fyzikálne vlastnosti pary ako tekutiny sú nevyhnutné v mnohých priemyselných procesoch: vo vnútri výmenníkov tepla, na zvýšenie vlhkosti, čistých strojov, okrem iného.

Pri manipulácii s veľkými množstvami pary v priemysle, najmä pokiaľ ide o mechaniku kvapalín, existuje mnoho premenných..

Z dusíka

Rovnako ako ostatné plyny, ich hustota značne závisí od tlaku (na rozdiel od tuhých látok a kvapalín) a od teploty. Hodnoty ich špecifického objemu sa teda menia podľa týchto premenných. Odtiaľ vzniká potreba určiť jeho špecifický objem na vyjadrenie systému z hľadiska intenzívnych vlastností.

Bez experimentálnych hodnôt je prostredníctvom molekulárneho uvažovania ťažké porovnať hustotu dusíka s hustotou iných plynov. Molekula dusíka je lineárna (NNN) a molekula vody je uhlová.

"Riadok" zaberá menej objemu ako a.bumerang", Potom možno očakávať, že definíciou hustoty (m / V) je dusík hustejší ako voda. Použitím hustoty 1,2506 kg / m3, špecifický objem na podmienky, za ktorých bola táto hodnota meraná, je 0,7996 m3/ Kg; je to jednoducho recipročné (1 / ρ).

Ideálneho plynu

Ideálny plyn je ten, ktorý dodržiava rovnicu:

P = nRT / V

Je možné pozorovať, že rovnica neberie do úvahy žiadnu premennú ako štruktúru alebo molekulový objem; neberie do úvahy ani to, ako molekuly plynu vzájomne pôsobia v priestore definovanom systémom.

V obmedzenom rozsahu teplôt a tlakov sa všetky plyny „správajú“ rovnako; z tohto dôvodu je do istej miery platné predpokladať, že dodržiavajú rovnicu ideálnych plynov. Z tejto rovnice je teda možné určiť niekoľko vlastností plynov, medzi nimi aj špecifický objem.

Aby sme to objasnili, je potrebné vyjadriť rovnicu z hľadiska premenných hustoty: hmotnosť a objem. Móly sú reprezentované n a tieto sú výsledkom rozdelenia hmotnosti plynu jeho molekulovou hmotnosťou (m / M).

Ak je v rovnici premenná hmotnosť m, ak je vydelená objemom, je možné získať hustotu; Odtiaľ stačí odstrániť hustotu a potom „prevrátiť“ obe strany rovnice. Týmto spôsobom sa konečne stanoví špecifický objem.

Nižší obrázok znázorňuje každý z krokov na dosiahnutie konečného vyjadrenia špecifického objemu ideálneho plynu.

referencie

  1. Wikipedia. (2018). Špecifický objem. Prevzaté z: en.wikipedia.org
  2. Study.com. (21. august 2017). Čo je to špecifický objem? - Definícia, vzorec a jednotky prevzaté z: study.com
  3. NASA. (05.5.2015). Špecifický objem Prevzaté z: grc.nasa.gov
  4. Michael J. Moran & Howard N. Shapiro. (2004). Základy technickej termodynamiky. (2. vydanie). Editorial Reverté, strana 13.
  5. Téma 1: Pojmy termodynamiky. [PDF]. Prevzaté z: 4.tecnun.es
  6. TLV. (2018). Hlavné aplikácie pre paru. Prevzaté z: tlv.com