Specifična zapremina definira se kao broj kubičnih metara koji zauzima jedan kilogram stvar. To je omjer volumena materijala u odnosu na njegov masa, koji je isti kao i njegov recipročni gustoća. Drugim riječima, specifični volumen je obrnuto proporcionalan gustoći. Specifični volumen može se izračunati ili izmjeriti za svako stanje tvari, ali najčešće se koristi u proračunima koji uključuju plinovi.
Standardna jedinica za specifični volumen je kubični metar po kilogramu (m3/ kg), iako se može izraziti u mililitrima po gramu (mL / g) ili kubičnim stopama po kilogramu (ft3/lb).
Intrinični i intenzivni
"Specifični" dio određenog volumena znači da je izražen u jedinici mase. To je svojstveno svojstvo od materije, što znači da ne ovisi o veličini uzorka. Slično tome, specifični volumen je intenzivno svojstvo od materije na to ne utječe koliki broj tvari postoji ili gdje je uzorkovan.
Formule specifičnog volumena
Postoje tri uobičajene formule za izračun specifičnog volumena (ν):
- ν = V / m gdje je V volumen, a m masa
- ν = 1 /ρ = ρ-1 gdje je ρ gustoća
- ν = RT / PM = RT / P gdje je R ideal konstanta plina, T je temperatura, P je tlak, a M je molaritet
Druga jednadžba se obično primjenjuje na tekućine i krute tvari, jer su oni relativno nekompresibilni. Jednadžba se može koristiti pri radu s plinovima, ali gustoća plina (i njegov specifični volumen) mogu se dramatično promijeniti s malim porastom ili padom temperature.
Treća jednadžba odnosi se samo na idealni plinovi ili do stvarnih plinova pri relativno niskim temperaturama i pritiscima koji približavaju idealnim plinovima.
Tablica zajedničkih specifičnih vrijednosti volumena
Inženjeri i znanstvenici obično se pozivaju na tablice specifičnih vrijednosti volumena. Ove reprezentativne vrijednosti su za standardnu temperaturu i tlak (STP), što je temperatura od 0 ° C (273,15 K, 32 ° F) i tlaka od 1 atm.
| supstanca | Gustoća | Specifična količina |
|---|---|---|
| (Kg / m3) | (m3/kg) | |
| Zrak | 1.225 | 0.78 |
| Led | 916.7 | 0.00109 |
| Voda (tekuća) | 1000 | 0.00100 |
| Slana voda | 1030 | 0.00097 |
| Merkur | 13546 | 0.00007 |
| R-22 * | 3.66 | 0.273 |
| Amonijak | 0.769 | 1.30 |
| Ugljični dioksid | 1.977 | 0.506 |
| Klor | 2.994 | 0.334 |
| Vodik | 0.0899 | 11.12 |
| Metan | 0.717 | 1.39 |
| Dušik | 1.25 | 0.799 |
| Steam * | 0.804 | 1.24 |
Tvari označene zvjezdicom (*) nisu na STP.
Budući da materijali nisu uvijek u standardnim uvjetima, postoje i tablice za materijale u kojima se navode određene vrijednosti zapremine u rasponu temperatura i pritiska. Možete pronaći detaljne tablice za zrak i paru.
Upotrebe određenog volumena
Specifični volumen najčešće se koristi u inženjerstvu i u proračunima termodinamike za fiziku i kemiju. Služi za predviđanje ponašanja plinova kad se uvjeti promijene.
Razmislite o nepropusnoj komori koja sadrži zadani broj molekula:
- Ako se komora širi, a broj molekula ostaje konstantan, gustoća plina opada i specifični volumen raste.
- Ako se komore steže dok broj molekula ostaje konstantan, gustoća plina raste i specifični volumen se smanjuje.
- Ako se volumen komore drži konstantnim dok se neke molekule uklanjaju, gustoća se smanjuje i specifični volumen povećava.
- Ako se volumen komore drži konstantnim dok se dodaju nove molekule, gustoća se povećava i specifični volumen smanjuje.
- Ako se gustoća udvostruči, njezin se specifični volumen prepolovi.
- Ako se specifični volumen udvostruči, gustoća se prepolovi.
Specifični volumen i specifična težina
Ako su poznate specifične količine dviju tvari, ove se informacije mogu koristiti za izračunavanje i usporedbu njihove gustoće. Usporedba prinosa gustoće specifična gravitacija vrijednosti. Jedna primjena specifične gravitacije je predvidjeti hoće li tvar plutati ili potonuti kad se stavi na drugu tvar.
Na primjer, ako tvar A ima specifičan volumen 0,358 cm3/ g, a tvar B ima specifičan volumen 0,374 cm3/ g, uzimajući obrnuto svaku vrijednost dobit će gustoću. Dakle, gustoća A je 2,79 g / cm3 a gustoća B je 2,67 g / cm3. Specifična gravitacija, uspoređujući gustoću od A do B, je 1,04 ili specifična težina B u odnosu na A je 0,95. A je gušći od B, pa bi A potonuo u B ili B bi lebdio na A.
Primjer izračuna
Zna se da je tlak uzorka pare 2500 lbf / in2 na temperaturi 1960 Rankine. Ako je plinska konstanta 0,596, kolika je specifična zapremina pare?
ν = RT / P
ν = (0,596) (1960) / (2500) = 0,467 in3/lb
izvori
- Moran, Michael (2014). Osnove inženjerske termodinamike, 8. izd. Wiley. ISBN 978-1118412930.
- Silverthorn, Dee (2016). Ljudska fiziologija: integrirani pristup. Pearson. ISBN 978-0-321-55980-7.
- Walker, Jear (2010) l. Osnove fizike, 9. izd. Halliday. ISBN 978-0470469088.