Питома кількість води, повітря, пара, азоту та ідеального газу



The питомий обсяг це інтенсивна властивість властивості кожного елемента або матеріалу. Вона визначається математично як відношення між об'ємом, зайнятим певною кількістю речовини (кілограм або грам); іншими словами, це зворотна щільність.

Щільність вказує на те, як важить 1 мл речовини (рідка, тверда, газоподібна або гомогенна або гетерогенна суміш), а питомий об'єм - об'єм, який займає 1 г (1 кг). Таким чином, знаючи щільність речовини, досить обчислити зворотний для визначення його питомого обсягу.

На що посилається слово «специфічний»? Коли будь-яка властивість називається специфічною, це означає, що вона виражається як функція маси, що дозволяє перетворити її з великої властивості (що залежить від маси) на інтенсивну властивість (безперервну у всіх точках системи)..

Одиниці, в яких зазвичай виражається питомий обсяг (м3/ Кг) або (см3/ g). Однак, хоча ця властивість не залежить від маси, вона залежить від інших змінних, таких як інциденти температури або тиску на речовину. Це призводить до того, що грам речовини займає більший об'єм при більш високих температурах.

Індекс

  • 1 Вода
  • 2 З повітря
  • 3 Парова
  • 4 Азоту
  • 5 Ідеального газу
  • 6 Посилання

З води

На першому зображенні можна побачити краплю води, що змішується з поверхнею рідини. Тому що, природно, вона є речовиною, її маса займає обсяг як будь-який інший. Цей макроскопічний обсяг є продуктом обсягу та взаємодій його молекул.

Молекула води має хімічну формулу Н2Або з молекулярною масою 18г / моль приблизно. Щільності, які він представляє, також залежать від температури, а при макроскопії вважається, що розподіл його молекул максимально однорідний.

При значеннях щільності ρ при температурі Т, для розрахунку питомого обсягу рідкої води достатньо застосувати наступну формулу:

v = (1 / ρ)

Вона розраховується шляхом експериментального визначення щільності води за допомогою пікнометра, а потім виконання математичного розрахунку. Оскільки молекули кожної речовини відрізняються один від одного, так буде отриманий питомий об'єм.

Якщо щільність води в широкому діапазоні температур становить 0,997 кг / м3, його питомий обсяг становить 1 003 м3/ кг.

З повітря

Повітря є однорідною газоподібною сумішшю, що складається в основному з азоту (78%), за нею йдуть кисень (21%) і, нарешті, інші гази атмосфери Землі. Його щільність є макроскопічною експресією всієї цієї суміші молекул, які не взаємодіють ефективно і поширюються у всіх напрямках.

Оскільки передбачається, що речовина є безперервною, його розповсюдження в контейнері не змінює його склад. Знову ж таки, вимірюючи щільність при описаних умовах температури і тиску, можна визначити, який обсяг займає 1 г повітря.

Оскільки питомий об'єм становить 1 / ρ, а його ρ менше, ніж вода, то його питомий об'єм більший.

Пояснення цього факту базується на молекулярних взаємодіях взаємодії води з повітрям; останній, навіть у випадку вологи, не конденсується, якщо не піддаватися дуже низьких температур і високих тисків.

Парова

За тих же умов грам пари займатиме об'єм, більший, ніж грам повітря? Повітря більш щільний, ніж вода в газовій фазі, тому що це суміш згаданих вище газів, на відміну від молекул води.

Оскільки питомий об'єм є зворотним від щільності, один грам пари займає більший об'єм (він менш щільний), ніж один грам повітря.

Фізичні властивості пари як рідини незамінні у багатьох промислових процесах: всередині теплообмінників, для підвищення вологості, чистої техніки, серед інших.

Є багато змінних, які необхідно враховувати при обробці великої кількості пари в промисловості, особливо стосовно механіки рідин..

Азоту

Як і інші гази, їх щільність значною мірою залежить від тиску (на відміну від твердих речовин і рідин) і від температури. Таким чином, значення їх питомого обсягу змінюються відповідно до цих змінних. Звідси виникає необхідність визначити його питомий обсяг для вираження системи в умовах інтенсивних властивостей.

Без експериментальних значень через молекулярні міркування важко порівнювати щільність азоту з щільністю інших газів. Молекула азоту є лінійною (N≡N), а молекула води кутова.

Як "рядок" займає менше обсягу, ніж "бумерангТоді можна очікувати, що за визначенням щільності (m / V) азот щільніше води. Використовують щільність 1,2506 кг / м3, питомий об'єм умов, у яких було виміряно це значення, становить 0,7996 мкм3/ Кг; це просто взаємна (1 / р).

Ідеального газу

Ідеальним газом є той, який підпорядковується рівнянню:

P = nRT / V

Можна спостерігати, що рівняння не розглядає будь-яку змінну як структуру або молекулярний об'єм; вона також не розглядає, як молекули газу взаємодіють один з одним у просторі, визначеному системою.

У обмеженому діапазоні температур і тисків всі гази "ведуть себе" рівними; з цієї причини вірно до певної міри припустити, що вони підкоряються рівнянню ідеальних газів. Таким чином, з цього рівняння можна визначити кілька властивостей газів, серед яких питомий об'єм.

Щоб очистити його, необхідно виразити рівняння в термінах змінних щільності: маси і об'єму. Моли представлені n, і вони є результатом ділення маси газу на його молекулярну масу (m / M)..

Маючи змінну масу m в рівнянні, якщо вона розділена за обсягом, то можна отримати щільність; звідси достатньо очистити щільність і потім "перевернути" обидві сторони рівняння. При цьому, нарешті, визначається питомий об'єм.

Нижнє зображення ілюструє кожен з етапів для досягнення остаточного вираження питомого об'єму ідеального газу.

Список літератури

  1. Вікіпедія. (2018). Питомий обсяг. Взяті з сайту: en.wikipedia.org
  2. Study.com. (21 серпня 2017 року). Що таке конкретний обсяг? - Визначення, формула та одиниці, взяті з: study.com
  3. NASA (05 травня 2015 року). Конкретний обсяг Взяті з: grc.nasa.gov
  4. Майкл Дж. Моран і Говард Н. Шапіро. (2004). Основи технічної термодинаміки. (2-е видання). Редакційний Reverté, стор.
  5. Тема 1: Поняття термодинаміки. [PDF] Взяті з: 4.tecnun.es
  6. TLV. (2018). Основні програми для Steam. Взяті з: tlv.com