Spesifikt volum vann, luft, damp, nitrogen og ideell gass



den bestemt volum Det er en intensiv egenskapskarakteristikk for hvert element eller materiale. Det er definert matematisk som forholdet mellom volumet okkupert med en viss mengde materie (et kilogram eller et gram); med andre ord, det er gjensidig av tettheten.

Tettheten indikerer hvor mye 1 ml stoff veier (flytende, fast, gassformet eller en homogen eller heterogen blanding), mens det bestemte volumet refererer til volumet som inntar 1 g (eller 1 kg) av det. Dermed er det nok å kjenne gjensidigheten til et stoff, for å beregne den gjensidige for å bestemme dens spesifikke volum.

Til hva refererer ordet "spesifikk" til? Når en eiendom sies å være spesifikk, betyr det at den uttrykkes som en funksjon av massen, som gjør at transformasjonen fra en omfattende egenskap (det avhenger av massen) til en intensiv egenskap (kontinuerlig i alle punkter i systemet)..

Enhetene der det spesifikke volumet vanligvis uttrykkes, er (m3/ Kg) eller (cm3/ g). Selv om denne egenskapen ikke er avhengig av massen, er det imidlertid avhengig av andre variabler, for eksempel temperatur- eller trykkhendelser på stoffet. Dette medfører at et gram av stoffet opptar mer volum ved høyere temperaturer.

index

  • 1 vann
  • 2 fra luften
  • 3 damp
  • 4 av nitrogen
  • 5 av den ideelle gassen
  • 6 Referanser

Fra vannet

I det første bildet kan du se en dråpe vann om å blande seg med væskens overflate. Fordi det naturlig er, er det et stoff, dets masse opptar volum som alle andre. Dette makroskopiske volumet er et produkt av volumet og vekselvirkningen av dets molekyler.

Vannmolekylet har en kjemisk formel H2Eller, med en molekylvekt på 18g / mol omtrent. Tetthetene som det presenterer, er også avhengig av temperaturen, og i en makroskala anses det at fordelingen av molekylene er så homogen som mulig.

Med verdiene av tetthet ρ ved en temperatur T, for å beregne det spesifikke volumet av flytende vann er det tilstrekkelig å anvende følgende formel:

v = (1 / p)

Det beregnes ved å eksperimentelt bestemme tettheten av vannet ved hjelp av et pyknometer og deretter utføre matematisk beregning. Fordi molekylene til hvert stoff er forskjellige fra hverandre, så vil det resulterende spesifikke volumet.

Hvis tettheten av vann over et vidt temperaturområde er 0.997 kg / m3, dets spesifikke volum er 1,003 m3/ kg.

Fra luften

Luften er en homogen gassformig blanding, som hovedsakelig består av nitrogen (78%), etterfulgt av oksygen (21%) og til slutt av andre gasser i jordens atmosfære. Dens tetthet er et makroskopisk uttrykk for all den blandingen av molekyler, som ikke interagerer effektivt og forplantes i alle retninger.

Fordi det antas at stoffet er kontinuerlig, endrer forplantningen i en beholder ikke sammensetningen. Igjen, ved å måle tettheten ved de beskrevne betingelser for temperatur og trykk, kan det bestemmes hvilket volum som inntar 1 g luft.

Siden det spesifikke volumet er 1 / ρ, og dets p er mindre enn det for vann, er dets spesifikke volum større.

Forklaringen av dette faktum er basert på molekylære vekselvirkninger av vann mot luftinteraksjoner; sistnevnte, selv i tilfelle fuktighet, kondenserer ikke med mindre det er utsatt for svært kalde temperaturer og høye trykk.

damp

Under samme forhold vil et gram damp oppta et volum som er større enn et gram luft? Luften er tettere enn vann i gassfasen, fordi det er en blanding av gasser som er nevnt ovenfor, i motsetning til vannmolekyler.

Ettersom det spesifikke volumet er invers av tettheten, inntar et gram damp mer volum (det er mindre tett) enn ett gram luft.

De fysiske egenskapene til damp som væske er uunnværlige i mange industrielle prosesser: inne i varmevekslerne, for å øke fuktigheten, rense maskiner, blant annet mer.

Det er mange variabler å ta hensyn til når man håndterer store mengder damp i industrien, særlig om væskemekanikkene..

Av nitrogen

I likhet med resten av gassene avhenger dens tetthet betydelig på trykket (i motsetning til faste stoffer og væsker) og på temperaturen. Dermed varierer verdiene for deres spesifikke volum i henhold til disse variablene. Herfra oppstår behovet for å bestemme sitt spesifikke volum for å uttrykke systemet når det gjelder intensive egenskaper.

Uten eksperimentelle verdier, gjennom molekylær resonnement, er det vanskelig å sammenligne tetthet av nitrogen med andre gasser. Nitrogenmolekylet er lineært (N≡N) og vannmolekylet er vinklet.

Som en "linje" opptar mindre volum enn en "boomerang", Da kan det forventes at nitrogen ved tetthetsdefinisjonen (m / V) er tettere enn vann. Ved bruk av en tetthet på 1.2506 kg / m3, Det spesifikke volumet til betingelsene der denne verdien ble målt er 0,7996 m3/ Kg; det er bare den gjensidige (1 / ρ).

Av den ideelle gassen

Den ideelle gassen er en som adlyder ligningen:

P = nRT / V

Det kan observeres at ligningen ikke anser noen variabel som struktur eller molekylært volum; og heller ikke vurderer hvordan gassmolekyler samhandler med hverandre i et rom definert av systemet.

I et begrenset utvalg av temperaturer og trykk, alle gasser "oppfører seg" like; Av denne grunn er det i en viss grad gyldig å anta at de adlyder ligningen av ideelle gasser. Fra denne ligningen kan således flere egenskaper av gassene bestemmes, blant dem det spesifikke volum.

For å rydde det, er det nødvendig å uttrykke ligningen når det gjelder tetthetsvariabler: masse og volum. Molene er representert ved n, og dette er resultatet av å dele gassens masse med sin molekylmasse (m / M).

Å ha den variable massen m i ligningen, hvis den er delt i volum, kan tettheten oppnås; herfra er det nok å tømme tettheten og så "flip" begge sider av ligningen. Ved å gjøre dette, er det bestemte volumet endelig bestemt.

Det nedre bildet illustrerer hvert trinn for å nå det endelige uttrykket for det spesifikke volumet av en ideell gass.

referanser

  1. Wikipedia. (2018). Spesifikt volum. Hentet fra: en.wikipedia.org
  2. Study.com. (21. august 2017). Hva er bestemt volum? - Definisjon, formel og enheter tatt fra: study.com
  3. NASA. (5. mai 2015). Spesifikt volum Hentet fra: grc.nasa.gov
  4. Michael J. Moran og Howard N. Shapiro. (2004). Grunnlag for teknisk termodynamikk. (2. utgave). Redaktørreverté, side 13.
  5. Emne 1: Begreper for termodynamikk. [PDF]. Hentet fra: 4.tecnun.es
  6. TLV. (2018). Hovedprogrammer for damp. Tatt fra: tlv.com