Erityinen tilavuusvesi, ilma, höyry, typpi ja ihanteellinen kaasu



tietty määrä se on intensiivinen ominaisuusominaisuus jokaiselle elementille tai materiaalille. Se määritellään matemaattisesti tietyn määrän aineen (kilogrammaa tai grammaa) käyttämän tilavuuden suhteena; toisin sanoen se on tiheyden käänteinen.

Tiheys osoittaa, kuinka paljon 1 ml ainetta punnitaan (nestemäinen, kiinteä, kaasumainen tai homogeeninen tai heterogeeninen seos), kun taas tietty tilavuus viittaa tilavuuteen, joka käyttää 1 g (tai 1 kg) sitä. Täten, kun tiedetään aineen tiheys, riittää, että lasketaan vastavuoroisesti sen spesifisen tilavuuden määrittämiseksi.

Mitä sana "erityinen" viittaa? Kun minkä tahansa ominaisuuden sanotaan olevan spesifinen, se tarkoittaa sitä, että se ilmaistaan ​​massan funktiona, joka mahdollistaa sen muuntumisen laajasta ominaisuudesta (joka riippuu massasta) intensiiviseksi ominaisuudeksi (jatkuva kaikissa järjestelmän kohdissa)..

Yksiköt, joissa ominaisvolyymi yleensä ilmaistaan, ovat (m3/ Kg) tai (cm3/ g). Vaikka tämä ominaisuus ei kuitenkaan ole riippuvainen massasta, se riippuu muista muuttujista, kuten aineen lämpötila- tai paine-vaaratilanteista. Tämä saa aineen gramman viemään enemmän tilavuutta korkeammissa lämpötiloissa.

indeksi

  • 1 Vesi
  • 2 Ilmassa
  • 3 Höyry
  • 4 typestä
  • 5 Ideaalisesta kaasusta
  • 6 Viitteet

Vedestä

Ensimmäisessä kuvassa näkyy pisara vettä, joka sekoittuu nesteen pintaan. Koska luonnollisesti se on aine, sen massa vie tilavuutta kuten mikä tahansa muu. Tämä makroskooppinen tilavuus on sen molekyylien tilavuuden ja vuorovaikutuksen tuote.

Vesimolekyylillä on kemiallinen kaava H2Tai joiden molekyylipaino on noin 18 g / mol. Esitetyt tiheydet riippuvat myös lämpötilasta, ja makroskaalassa katsotaan, että sen molekyylien jakautuminen on mahdollisimman homogeeninen.

Kun tiheys ρ on lämpötilassa T, nestemäisen veden ominaismäärän laskemiseksi riittää, että käytetään seuraavaa kaavaa:

v = (1 / ρ)

Se lasketaan kokeellisesti määrittämällä veden tiheys pyknometrillä ja suorittamalla sitten matemaattinen laskenta. Koska kunkin aineen molekyylit eroavat toisistaan, niin myös tuloksena oleva spesifinen tilavuus.

Jos veden tiheys on laajalla lämpötila-alueella 0,997 kg / m3, sen ominaismäärä on 1 003 m3/ kg.

Ilmassa

Ilma on homogeeninen kaasuseos, joka koostuu pääasiassa typestä (78%), jota seuraa happi (21%) ja lopulta muut maapallon ilmakehän kaasut. Sen tiheys on makroskooppinen ilmentymä kaikista molekyylien seoksista, jotka eivät vuorovaikutuksessa tehokkaasti ja etenevät kaikissa suunnissa.

Koska oletetaan, että aine on jatkuvaa, sen leviäminen säiliöön ei muuta sen koostumusta. Jälleen, mittaamalla tiheys kuvatuissa lämpötila- ja paineolosuhteissa, voidaan määrittää, mikä tilavuus on 1 g ilmaa.

Koska ominaisvolyymi on 1 / ρ ja sen ρ on pienempi kuin veden, sen ominaisvolyymi on suurempi.

Tämän tosiasian selitys perustuu veden molekyylivuorovaikutuksiin ja ilman vuorovaikutuksiin; jälkimmäinen, vaikka kosteus, ei tiivisty, ellei se altistu hyvin kylmille lämpötiloille ja korkeille paineille.

höyry

Samoissa olosuhteissa gramma höyryä mahtuu enemmän kuin gramman ilmaa? Ilma on tiheämpi kuin vesi kaasufaasissa, koska se on edellä mainittujen kaasujen seos, toisin kuin vesimolekyylit.

Koska tietty tilavuus on tiheyden käänteinen määrä, yksi gramma höyryä vie enemmän tilavuutta (se on vähemmän tiheä) kuin yksi gramma ilmaa.

Höyryn kuin nesteen fysikaaliset ominaisuudet ovat välttämättömiä monissa teollisissa prosesseissa: lämmönvaihtimien sisällä, kosteuden lisäämiseksi, puhtaiksi koneiksi, muun muassa.

Suuria höyrymääriä käsiteltäessä on otettava huomioon monia muuttujia, erityisesti nesteen mekaniikan osalta..

Typpi

Kuten muutkin kaasut, niiden tiheys riippuu huomattavasti paineesta (toisin kuin kiintoaineista ja nesteistä) ja lämpötilasta. Siten niiden spesifisen tilavuuden arvot vaihtelevat näiden muuttujien mukaan. Tästä seuraa tarve määrittää sen spesifinen tilavuus järjestelmän ilmaisemiseksi intensiivisten ominaisuuksien perusteella.

Ilman kokeellisia arvoja molekyylien perustelulla on vaikeaa verrata typen tiheyttä muiden kaasujen tiheyteen. Typpimolekyyli on lineaarinen (N2N) ja vesimolekyyli on kulmikas.

Koska "rivi" on vähemmän kuin a "bumerangi"Sitten voidaan odottaa, että tiheyden (m / V) määrittelyllä typpi on tiheämpi kuin vesi. Käyttämällä tiheyttä 1,2506 kg / m3, erityinen tilavuus olosuhteissa, joissa tämä arvo on mitattu, on 0,7996 m3/ Kg; se on yksinkertaisesti vastavuoroinen (1 / ρ).

Ideaalisesta kaasusta

Ihanteellinen kaasu on se, joka noudattaa yhtälöä:

P = nRT / V

Voidaan havaita, että yhtälö ei ota mihinkään muuttujaa rakenteeksi tai molekyylimääräksi; se ei myöskään harkitse, miten kaasumolekyylit ovat vuorovaikutuksessa keskenään järjestelmän määrittelemässä tilassa.

Rajoitetussa lämpötila- ja paine-alueella kaikki kaasut "toimivat" yhtä suuret; tästä syystä on pätevää olettaa, että ne noudattavat ihanteellisten kaasujen yhtälöä. Näin ollen tästä yhtälöstä voidaan määrittää useita kaasujen ominaisuuksia, muun muassa tietty tilavuus.

Sen selvittämiseksi on välttämätöntä ilmaista yhtälö tiheys muuttujina: massa ja tilavuus. Mooleja edustaa n, ja nämä ovat seurausta kaasun massan jakamisesta sen moolimassalla (m / M).

Jos yhtälössä on muuttuva massa m, jos se jaetaan tilavuudella, tiheys voidaan saada; täältä se riittää tyhjentämään tiheyden ja sitten "kääntämään" yhtälön molemmat puolet. Tällöin määritetään lopullinen ominaismäärä.

Alempi kuva havainnollistaa jokaista vaihetta, jolla saavutetaan ihanteellisen kaasun tietty määrä.

viittaukset

  1. Wikipedia. (2018). Erityinen tilavuus. Otettu: en.wikipedia.org
  2. Study.com. (21. elokuuta 2017). Mikä on erityinen volyymi? - Määritelmä, kaava ja yksiköt: study.com
  3. NASA. (05.5.2015). Erityinen määrä Otettu: grc.nasa.gov
  4. Michael J. Moran & Howard N. Shapiro. (2004). Teknisen termodynamiikan perusteet. (2. painos). Toimituksellinen Reverté, sivu 13.
  5. Aihe 1: Termodynamiikan käsitteet. [PDF]. Otettu: 4.tecnun.es
  6. TLV. (2018). Steam-sovellukset. Otettu: tlv.com