Specifik mængde vand, luft, damp, kvælstof og ideel gas

den bestemt volumen det er en intensiv egenskabskarakteristik for hvert element eller materiale. Det defineres matematisk som forholdet mellem lydstyrken besat af en vis mængde materie (et kilogram eller et gram); med andre ord er det gensidigt af densiteten.

Tætheden angiver, hvor meget 1 ml stof vejer (flydende, fast, gasformig eller en homogen eller heterogen blanding), mens det specifikke volumen henviser til det volumen, der optager 1 g (eller 1 kg) af det. Således ved at kende densiteten af ​​et stof er det nok at beregne den gensidige for at bestemme dens specifikke volumen.

Til hvad refererer ordet "specifik" til? Når en ejendom siges at være specifik, betyder det, at den udtrykkes som en funktion af massen, som gør det muligt at omdanne det fra en omfattende ejendom (afhængig af massen) til en intensiv ejendom (kontinuerlig i alle punkter i systemet)..

De enheder, hvori det specifikke volumen normalt er udtrykt, er (m³/ Kg) eller (cm³/ g). Men selvom denne ejendom ikke er afhængig af massen, afhænger den af ​​andre variabler, såsom temperatur- eller trykhændelser på stoffet. Dette får et gram stof til at optage mere volumen ved højere temperaturer.

indeks

• 1 vand
• 2 fra luften
• 3 damp
• 4 nitrogen
• 5 af den ideelle gas
• 6 referencer

Fra vandet

I det første billede kan du se en dråbe vand om at blande med væskens overflade. Fordi det naturligvis er et stof, er dets masse optaget som enhver anden. Dette makroskopiske volumen er et produkt af volumenet og vekselvirkningerne af dets molekyler.

Vandmolekylet har en kemisk formel H₂Eller med en molekylvægt på 18 g / mol ca. Tæthederne, som den præsenterer, afhænger også af temperaturen, og i en makroskala anses det, at fordelingen af ​​dets molekyler er så homogen som muligt.

Med værdierne af densitet ρ ved en temperatur T, for at beregne det specifikke volumen af ​​flydende vand er det tilstrækkeligt at anvende følgende formel:

v = (1 / p)

Den beregnes ved eksperimentelt at bestemme vandets densitet ved hjælp af et pyknometer og derefter udføre den matematiske beregning. Fordi molekylerne af hvert stof er forskellige fra hinanden, så vil det resulterende specifikke volumen.

Hvis densiteten af ​​vand over en lang række temperaturer er 0.997 kg / m³, dets specifikke volumen er 1.003 m³/ kg.

Fra luften

Luften er en homogen gasformig blanding, der hovedsagelig består af nitrogen (78%), efterfulgt af oxygen (21%) og endelig af andre gasser fra jordens atmosfære. Dens densitet er et makroskopisk udtryk for al den blanding af molekyler, som ikke interagerer effektivt og formeres i alle retninger.

Fordi det antages, at stoffet er kontinuerligt, ændrer dets udbredelse i en beholder ikke dets sammensætning. Igen ved at måle densiteten ved de beskrevne temperatur- og trykbetingelser, kan det bestemmes, hvilket volumen der optager 1 g luft.

Da det specifikke volumen er 1 / ρ, og dets ρ er mindre end det for vand, er dets specifikke volumen større.

Forklaringen af ​​denne kendsgerning er baseret på molekylære vekselvirkninger af vand kontra luftinteraktioner; sidstnævnte, selv i tilfælde af fugtighed, kondenserer ikke, medmindre de udsættes for meget kolde temperaturer og højt tryk.

damp

Under de samme forhold vil et gram damp optage et volumen større end et gram luft? Luften er mere tæt end vand i gasfasen, fordi det er en blanding af ovennævnte gasser, i modsætning til vandmolekyler.

Da det specifikke volumen er invers af densiteten, indtager et gram damp mere volumen (det er mindre tæt) end et gram luft.

De fysiske egenskaber ved damp som væske er uundværlige i mange industrielle processer: indenfor varmevekslerne, for at øge fugtigheden, rengøre maskiner, blandt andet mere.

Der er mange variabler, der skal tages i betragtning ved håndtering af store mængder damp inden for industrien, især hvad angår væskemekanikerne..

Af nitrogen

Ligesom resten af ​​gassen afhænger deres tæthed betydeligt af trykket (i modsætning til faste stoffer og væsker) og på temperaturen. Således varierer værdierne for deres specifikke volumen i overensstemmelse med disse variabler. Herfra opstår behovet for at bestemme dets specifikke volumen for at udtrykke systemet med hensyn til intensive egenskaber.

Uden forsøgsværdier er det vanskeligt at sammenligne nitrogendensiteten med andre gasser gennem molekylær ræsonnement. Kvælstofmolekylet er lineært (N≡N), og vandmolekylet er vinklet.

Som en "linje" optager mindre volumen end en "boomerang", Så det kan forventes, at nitrogenet ved definitionen af ​​densitet (m / V) er tættere end vand. Ved anvendelse af en densitet på 1.2506 kg / m³, Det specifikke volumen under de betingelser, hvor denne værdi blev målt er 0,7996 m³/ Kg; det er simpelthen den gensidige (1 / ρ).

Af den ideelle gas

Den ideelle gas er en, der adlyder ligningen:

P = nRT / V

Det kan observeres, at ligningen ikke betragter nogen variabel som struktur eller molekylært volumen; Det overvejer heller ikke, hvordan gasmolekyler interagerer med hinanden i et rum defineret af systemet.

I et begrænset udvalg af temperaturer og tryk er alle gasser "opfølgende" ens; Af denne grund er det i et vist omfang gyldigt at antage, at de adlyder ligningen af ​​ideelle gasser. Fra denne ligning kan således flere egenskaber af gassen bestemmes, blandt dem det specifikke volumen.

For at rydde det er det nødvendigt at udtrykke ligningen med hensyn til densitetsvariabler: masse og volumen. Molene er repræsenteret ved n, og disse er resultatet af at dividere gasens masse ved sin molekylmasse (m / M).

At have den variable masse m i ligningen, hvis den er opdelt i volumen, kan densiteten opnås; herfra er det nok at fjerne tætheden og derefter "flip" begge sider af ligningen. Ved at gøre dette er det specifikke volumen endelig bestemt.

Det nederste billede illustrerer hvert trin for at nå det endelige udtryk for det specifikke volumen af ​​en ideel gas.

referencer

1. Wikipedia. (2018). Specifikke volumen. Hentet fra: en.wikipedia.org
2. Study.com. (21. august 2017). Hvad er bestemt volumen? - Definition, formel og enheder taget fra: study.com
3. NASA. (Maj 05, 2015). Specifikke bind Hentet fra: grc.nasa.gov
4. Michael J. Moran og Howard N. Shapiro. (2004). Grundlag for teknisk termodynamik. (2. udgave). Editorial Reverté, side 13.
5. Emne 1: Termodynamikbegreber. [PDF]. Taget fra: 4.tecnun.es
6. TLV. (2018). Hovedansøgninger til damp. Modtaget fra: tlv.com