Удельный объем

В термодинамике , то объемное удельное вещества (символ: v , или ) является внутренним свойством вещества, определяется как отношение этого вещества в объеме (V) к его массе (м). Это величина, обратная плотности ( ):${\ displaystyle \ nu}$${\ displaystyle \ rho}$

${\ Displaystyle \ Nu = {\ гидроразрыва {V} {m}} = \ rho ^ {- 1}}$

Удельный объем определяется как количество кубических метров, занимаемое одним килограммом определенного вещества. Стандартный блок представляет собой кубический метр на килограмм , но другие единицы включают в себя , или . ^[1]${\ displaystyle \ left ({\ text {m}} ^ {3} / {\ text {kg}} \ right)}$${\ textstyle {\ frac {{\ text {ft}} ^ {3}} {\ text {lb}}}}$${\ textstyle {\ frac {{\ text {ft}} ^ {3}} {\ text {slug}}}}$${\textstyle {\frac {\text{mL}}{\text{g}}}}$

Удельный объем идеального газа связан с газовой постоянной (R) и температурой газа (T), давлением (P) и молярной массой (M), как показано:

Поскольку и${\displaystyle PV={nRT}}$${\textstyle n={\frac {m}{M}}}$

${\displaystyle \nu ={\frac {V}{m}}={\frac {RT}{PM}}}$

Приложения [ править ]

Удельный объем обычно применяется к:

• Молярный объем
• Объем (термодинамика)
• Частичный молярный объем

Представьте себе герметичную камеру переменного объема, содержащую определенное количество атомов газообразного кислорода. Рассмотрим следующие четыре примера:

• Если камеру сделать меньше, не позволяя газу входить или выходить, плотность увеличивается, а удельный объем уменьшается.
• Если камера расширяется, не позволяя газу входить или выходить, плотность уменьшается, а удельный объем увеличивается.
• Если размер камеры остается постоянным и вводятся новые атомы газа, плотность увеличивается, а удельный объем уменьшается.
• Если размер камеры остается постоянным и некоторые атомы удаляются, плотность уменьшается, а удельный объем увеличивается.

Удельный объем - это свойство материалов, определяемое как количество кубических метров, занимаемое одним килограммом определенного вещества. Стандартная единица измерения - кубический метр на килограмм (м ³ / кг или м ³ · кг ^-1 ).

Иногда удельный объем выражается количеством кубических сантиметров, занимаемых одним граммом вещества. В этом случае единицей измерения является кубический сантиметр на грамм (см ³ / г или см ³ · г ^-1 ). Чтобы преобразовать м ³ / кг в см ³ / г, умножьте на 1000; наоборот, умножьте на 0,001.

Удельный объем обратно пропорционален плотности. Если плотность вещества увеличивается вдвое, его удельный объем, выраженный в тех же основных единицах, уменьшается вдвое. Если плотность падает до 1/10 от прежнего значения, удельный объем, выраженный в тех же основных единицах, увеличивается в 10 раз.

Плотность газов изменяется даже при незначительных изменениях температуры, в то время как плотности жидкости и твердых тел, которые обычно считаются несжимаемыми, будут меняться очень мало. Удельный объем - это величина, обратная плотности вещества; поэтому при работе с ситуациями, связанными с газами, следует принимать во внимание тщательное рассмотрение. Небольшие изменения температуры заметно повлияют на удельные объемы.

Средняя плотность крови человека 1060 кг / м ³ . Удельный объем, соответствующий этой плотности, составляет 0,00094 м ³ / кг. Обратите внимание, что средний удельный объем крови почти идентичен удельному объему воды: 0,00100 м ³ / кг. ^[2]

Примеры применения [ править ]

Если кто-то намеревается определить удельный объем идеального газа, такого как перегретый пар, используя уравнение, где давление составляет 2500 фунтов силы / дюйм ² , R равно 0,596, температура равна 1960 по Ренкину. В этом случае удельный объем будет равен 0,4672 дюйма ³ / фунт. Однако, если температура изменится на 1160 Рэнкина, удельный объем перегретого пара изменится до 0,2765 дюйма ³ / фунт, что составляет 59% общего изменения.${\textstyle \nu ={\frac {RT}{P}}}$

Зная удельные объемы двух или более веществ, можно найти полезную информацию для определенных приложений. Для вещества X с удельным объемом 0,657 см ³ / г и вещества Y с удельным объемом 0,374 см ³ / г плотность каждого вещества может быть найдена путем обратного значения удельного объема; следовательно, вещество X имеет плотность 1,522 г / см ^3, а вещество Y - 2,673 г / см ³ . С помощью этой информации можно определить удельный вес каждого вещества относительно друг друга. Удельный вес вещества X по отношению к Y равен 0,569, а удельный вес Y по отношению к X равен 1,756. Следовательно, вещество X не утонет, если поместить его на Y. ^[3]

Таблица общих удельных объемов [ править ]

В таблице ниже показаны плотности и удельные объемы различных распространенных веществ, которые могут быть полезны. Значения были записаны при стандартной температуре и давлении, которое определяется как воздух при 0 ° C (273,15 K, 32 ° F) и 1 атм (101,325 кН / м ² , 101,325 кПа, 14,7 фунтов на квадратный дюйм, 0 фунтов на кв. Дюйм, 30 дюймов рт. 760 торр). ^[4]

* значения не взяты при стандартной температуре и давлении

Ссылки [ править ]