Specifinis tūris yra būdingas intensyvus nuosavybė kiekvieno elemento ar medžiagos. Tai matematiškai apibrėžiama kaip santykis tarp tūrio, kurį užima tam tikras medžiagos kiekis (kilogramas arba gramas); kitaip tariant, tai yra tankio grįžtamasis ryšys.
Tankis parodo, kiek sveria 1 ml medžiagos (skystas, kietas, dujinis arba homogeninis ar nevienalytis mišinys), o savitasis tūris nurodo tūrį, kuris užima 1 g (arba 1 kg) jo. Taigi, žinant medžiagos tankį, pakanka apskaičiuoti grįžtamąjį, kad būtų galima nustatyti savitąjį jos tūrį.
Ką reiškia žodis „konkretus“? Kai sakoma, kad kuri nors savybė yra specifinė, tai reiškia, kad ji išreiškiama kaip masės funkcija, leidžianti ją transformuoti iš ekstensyvios savybės (kuri priklauso nuo masės) į intensyvią (nepertraukiamą visuose sistemos taškuose).
Vienetai, kuriais paprastai išreiškiamas savitasis tūris, yra (m 3 / Kg) arba (cm 3 / g). Nors ši savybė nepriklauso nuo masės, ji priklauso nuo kitų kintamųjų, tokių kaip medžiagos temperatūra ar slėgis. Dėl to vienas gramas medžiagos užima daugiau tūrio aukštesnėje temperatūroje.
Iš vandens
Pirmame paveikslėlyje galite pamatyti vandens lašą, sumaišytą su skysčio paviršiumi. Kadangi tai natūraliai yra medžiaga, jos masė užima tūrį kaip ir bet kuri kita. Šis makroskopinis tūris yra tūrio ir jo molekulių sąveikos produktas.
Vandens molekulės cheminė formulė yra H 2 O, jos molekulinė masė yra maždaug 18 g / mol. Jo pateikiami tankiai taip pat priklauso nuo temperatūros, o esant makrospektakliui, jo molekulių pasiskirstymas laikomas kiek įmanoma homogeniškesniu.
Kai tankio vertės ρ yra temperatūroje T, norint apskaičiuoti savitą skysto vandens tūrį, pakanka taikyti šią formulę:
v = (1 / ρ)
Jis apskaičiuojamas eksperimentiškai nustatant vandens tankį naudojant piknometrą ir atliekant matematinį apskaičiavimą. Kadangi kiekvienos medžiagos molekulės skiriasi viena nuo kitos, tai bus ir gaunamas specifinis tūris.
Jei vandens tankis plačiame temperatūrų diapazone yra 0,997 kg / m 3 , jo savitasis tūris yra 1,003 m 3 / kg.
Iš oro
Oras yra vienalytis dujinis mišinys, sudarytas daugiausia iš azoto (78%), paskui deguonies (21%) ir galiausiai kitų dujų atmosferoje. Jo tankis yra makroskopinė viso to molekulių mišinio, kuris efektyviai nesąveikauja ir sklinda į visas puses, išraiška.
Kadangi laikoma, kad medžiaga yra nepertraukiama, jos pasklidimas inde nekeičia jos sudėties. Vėlgi, matuojant tankį aprašytomis temperatūros ir slėgio sąlygomis, galima nustatyti, kokį tūrį užima 1 g oro.
Kadangi savitasis tūris yra 1 / ρ, o jo ρ yra mažesnis nei vandens, tada jo savitasis tūris yra didesnis.
Šio fakto paaiškinimas pagrįstas vandens ir oro molekulinėmis sąveikomis; pastarasis, net esant drėgmei, nesikondensuoja, nebent veikiamas labai šaltos temperatūros ir aukšto slėgio.
Iš garo
Ar tomis pačiomis sąlygomis gramo garų tūris bus didesnis nei gramo oro? Dujinėje fazėje oras yra tankesnis už vandenį, nes tai, priešingai nei vandens molekulės, yra aukščiau paminėtas dujų mišinys.
Kadangi specifinis tūris yra atvirkštinis tankis, gramas garų užima daugiau tūrio (jis yra mažiau tankus) nei gramas oro.
Fizinės garų kaip skysčio savybės yra būtinos daugelyje pramonės procesų: šilumokaičių viduje, siekiant padidinti drėgmę, valyti mašinas, be kita ko.
Pramonėje tvarkant didelius garų kiekius, reikia atsižvelgti į daugybę kintamųjų, ypač susijusių su skysčių mechanika.
Azotas
Kaip ir likusios dujos, jo tankis labai priklauso nuo slėgio (skirtingai nuo kietų ir skysčių) ir nuo temperatūros. Taigi jo specifinio tūrio vertės skiriasi priklausomai nuo šių kintamųjų. Taigi, norint išreikšti sistemą pagal intensyvumą, reikia nustatyti jos specifinį tūrį.
Be eksperimentinių verčių, remiantis molekuliniais samprotavimais, azoto tankį palyginti su kitų dujų tankiu yra sunku. Azoto molekulė yra tiesinė (N≡N), o vandens - kampinė.
Kadangi "linija" užima mažiau tūrio nei "bumerangas", tada azoto galima tikėtis tankesnio už vandenį, apibrėžus tankį (m / V). Naudojant 1,2506 Kg / m 3 tankį, savitasis tūris tokiomis sąlygomis, kuriomis buvo išmatuota ši vertė, yra 0,7996 m 3 / Kg; tai tiesiog abipusis (1 / ρ).
Iš idealių dujų
Idealios dujos atitinka tas lygtis:
P = nRT / V
Galima pastebėti, kad į lygtį neįžvelgiami jokie kintamieji, tokie kaip molekulinė struktūra ar tūris; taip pat nesvarstoma, kaip dujų molekulės sąveikauja viena su kita sistemos apibrėžtoje erdvėje.
Esant ribotam temperatūrų ir slėgio diapazonui, visos dujos „elgiasi“ vienodai; dėl šios priežasties tam tikru mastu teisinga manyti, kad jie laikosi idealiųjų dujų lygties. Taigi iš šios lygties galima nustatyti keletą dujų savybių, įskaitant savitąjį tūrį.
Norint ją išspręsti, reikia lygtį išreikšti tankio kintamaisiais: mase ir tūriu. Molių reikšmė yra n, ir tai yra rezultatas, padalytas dujų masę iš jos molekulinės masės (m / M).
Paimant kintamąją masę m lygtyje, jei ji yra padalinta iš tūrio, galima gauti tankį; Iš čia pakanka išvalyti tankį ir tada „apversti“ abi lygties puses. Tokiu būdu galutinai nustatomas konkretus tūris.
Žemiau pateiktas paveikslėlis iliustruoja kiekvieną žingsnį, kad būtų pasiekta galutinė idealiųjų dujų specifinio tūrio išraiška.
Nuorodos
- Vikipedija. (2018 m.). Specifinis tūris. Paimta iš: en.wikipedia.org
- Study.com. (2017 m. Rugpjūčio 21 d.). Kas yra konkretus tūris? - Apibrėžtis, formulė ir vienetai paimti iš: study.com
- POT. (2015 m. Gegužės 5 d.). Specifinis tūris. Paimta iš: grc.nasa.gov
- Michaelas J. Moranas ir Howardas N. Shapiro. (2004). Techninės termodinamikos pagrindai. (2-asis leidimas). Redakcijos revertas, 13 puslapis.
- 1 skyrius: Termodinamikos sąvokos. . Paimta iš: 4.tecnun.es
- TLV. (2018 m.). Pagrindinės „Steam“ programos. Paimta iš: tlv.com