Specifična prostornina vode, zraka, hlapov, dušika in idealnega plina



The specifični prostornini to je intenzivna lastnost vsakega elementa ali materiala. Matematično je opredeljena kot razmerje med prostornino, ki jo zaseda določena količina snovi (kilogram ali gram); z drugimi besedami, to je vzajemnost gostote.

Gostota označuje, koliko 1 ml snovi tehta (tekoča, trdna, plinasta ali homogena ali heterogena mešanica), medtem ko se specifična prostornina nanaša na prostornino, ki zajema 1 g (ali 1 kg) te snovi. Torej, če poznamo gostoto snovi, je dovolj, da izračunamo vzajemnost, da določimo njen specifični volumen.

Na kaj se nanaša beseda »specifično«? Če je katera koli lastnost specifična, to pomeni, da je izražena kot funkcija mase, ki omogoča njeno preoblikovanje iz obsežne lastnosti (ki je odvisna od mase) na intenzivno lastnost (neprekinjeno v vseh točkah sistema)..

Enote, v katerih se običajno izraža specifična prostornina, so (m3/ Kg) ali (cm3/ g). Čeprav ta lastnost ni odvisna od mase, je odvisna od drugih spremenljivk, kot so temperature ali tlaki na snovi. To povzroči, da gram snovi zavzame več prostornine pri višjih temperaturah.

Indeks

  • 1 Voda
  • 2 Iz zraka
  • 3 Par
  • 4 Dušik
  • 5 Idealnega plina
  • 6 Reference

Iz vode

Na prvi sliki lahko vidite kapljico vode, ki se bo mešala s površino tekočine. Ker je seveda snov, njena masa zavzema prostornino kot vsaka druga. Ta makroskopski volumen je produkt prostornine in interakcij njenih molekul.

Molekula vode ima kemijsko formulo H2Ali, z molekulsko maso približno 18 g / mol. Gostota, ki jo predstavlja, je odvisna tudi od temperature, pri makro skali pa se šteje, da je porazdelitev njenih molekul čim bolj homogena..

Pri vrednostih gostote ρ pri temperaturi T, za izračun specifične prostornine tekoče vode zadostuje uporaba naslednje formule:

v = (1 / ρ)

Izračuna se z eksperimentalnim določanjem gostote vode s piknometrom in nato z matematičnim izračunom. Ker se molekule vsake snovi razlikujejo med seboj, bo tako nastala specifična prostornina.

Če je gostota vode v širokem razponu temperatur 0,997 kg / m3, njena specifična prostornina je 1.003 m3/ kg.

Iz zraka

Zrak je homogena plinasta zmes, sestavljena večinoma iz dušika (78%), sledi ji kisik (21%) in na koncu drugi plini Zemljine atmosfere. Njegova gostota je makroskopska ekspresija vse te zmesi molekul, ki ne delujejo učinkovito in se širijo v vseh smereh..

Ker se predpostavlja, da je snov neprekinjena, njeno širjenje v posodi ne spremeni njene sestave. Še enkrat, z merjenjem gostote pri opisanih pogojih temperature in tlaka lahko ugotovimo, katera prostornina zavzema 1 g zraka.

Ker je specifični volumen 1 / ρ in je njegova ρ manjša od vode, je njegov specifični volumen večji.

Razlaga tega dejstva temelji na molekularnih interakcijah med vodo in zrakom; slednji, tudi v primeru vlage, ne kondenzirajo, če niso izpostavljeni zelo nizkim temperaturam in visokim tlakom.

Par

Pod enakimi pogoji bo gram pare zavzel volumen, ki je večji od gramov zraka? V plinski fazi je zrak bolj gost kot voda, ker je to mešanica zgoraj omenjenih plinov, za razliko od molekul vode.

Ker je specifična prostornina obratna gostota, en gram pare zavzema več prostornine (manj je gostota) kot en gram zraka..

Fizične lastnosti pare kot tekočine so nepogrešljive v številnih industrijskih procesih: znotraj toplotnih izmenjevalcev, za povečanje vlažnosti, čistega stroja, med drugim.

Obstaja veliko spremenljivk, ki jih je treba upoštevati pri ravnanju z velikimi količinami pare v industriji, zlasti glede mehanike tekočin..

Dušika

Tako kot ostali plini je njihova gostota precej odvisna od tlaka (v nasprotju s trdnimi snovmi in tekočinami) in od temperature. Tako se vrednosti za njihov specifični volumen razlikujejo glede na te spremenljivke. Od tu se pojavlja potreba po določitvi njegove specifične prostornine, da se sistem izrazi v smislu intenzivnih lastnosti.

Brez eksperimentalnih vrednosti, z molekularnim sklepanjem, je težko primerjati gostoto dušika z gostoto drugih plinov. Molekula dušika je linearna (N≡N) in vodna molekula je kotna.

Kot "vrstica" zavzema manj prostora kot "bumerangPotem lahko pričakujemo, da bo z definicijo gostote (m / V) dušik gostejši od vode. Z gostoto 1,2506 kg / m3, specifična prostornina pri pogojih, v katerih je bila ta vrednost izmerjena, je 0,7996 m3/ Kg; gre preprosto za recipročnost (1 / ρ).

Idealnega plina

Idealni plin je tisti, ki je v skladu z enačbo:

P = nRT / V

Ugotovimo lahko, da enačba ne upošteva nobene spremenljivke kot strukturo ali molekularni volumen; niti ne razmišlja o tem, kako molekule plina medsebojno vplivajo v prostoru, ki ga določa sistem.

V omejenem območju temperatur in tlakov se vsi plini "obnašajo" enako; zato je v določeni meri veljavno domnevati, da se držijo enačbe idealnih plinov. Tako lahko iz te enačbe določimo več lastnosti plinov, med njimi tudi specifični volumen.

Da bi jo očistili, je potrebno izraziti enačbo v smislu gostotnih spremenljivk: masa in volumen. Mol je predstavljen z n, ki so rezultat delitve mase plina z njegovo molekulsko maso (m / M)..

Če je v enačbi spremenljiva masa m, če je deljena s prostornino, lahko dobimo gostoto; od tukaj je dovolj, da počistite gostoto in nato "flip" obe strani enačbe. S tem se končno določi specifična prostornina.

Spodnja slika prikazuje vsak korak, da doseže končni izraz specifične prostornine idealnega plina.

Reference

  1. Wikipedija. (2018). Specifična prostornina. Vzeto iz: en.wikipedia.org
  2. Study.com. (21. avgust 2017). Kaj je specifična količina? - Definicija, formula in enote, vzete iz: study.com
  3. NASA (5. maj 2015). Specifična količina Vzeto iz: grc.nasa.gov
  4. Michael J. Moran in Howard N. Shapiro. (2004). Osnove tehnične termodinamike. (2. izdaja). Uvodnik Reverté, str.
  5. Tema 1: Koncepti termodinamike. [PDF] Vzeto iz: 4.tecnun.es
  6. TLV. (2018). Glavne vloge za pare. Vzeto iz: tlv.com