Īpašais tilpuma ūdens, gaiss, tvaiks, slāpeklis un ideāla gāze



The konkrētu tilpumu tas ir intensīvs katra elementa vai materiāla īpašums. Tā ir matemātiski definēta kā saikne starp tilpumu, ko aizņem kāds materiāla daudzums (kilograms vai grams); citiem vārdiem sakot, tas ir blīvuma reciprokāls.

Blīvums norāda, cik daudz 1 ml materiāla sver (šķidrums, ciets, gāzveida vai viendabīgs vai neviendabīgs maisījums), bet īpatnējais tilpums attiecas uz tilpumu, kas aizņem 1 g (vai 1 kg) no tā. Tādējādi, zinot vielas blīvumu, ir pietiekami aprēķināt savstarpējo vērtību, lai noteiktu tā specifisko tilpumu.

Ko nozīmē vārds "specifisks"? Ja kāds īpašums tiek uzskatīts par specifisku, tas nozīmē, ka tas tiek izteikts kā masas funkcija, kas ļauj pārveidot to no plaša īpašuma (kas ir atkarīgs no masas) uz intensīvu īpašumu (nepārtraukts visos sistēmas punktos)..

Vienības, kurās īpatnējais tilpums parasti tiek izteikts, ir (m3/ Kg) vai (cm3/ g). Tomēr, lai gan šī īpašība nav atkarīga no masas, tas ir atkarīgs no citiem mainīgajiem lielumiem, piemēram, temperatūras vai spiediena incidentiem uz vielu. Tas izraisa, ka vielas grams aizņem lielāku tilpumu augstākās temperatūrās.

Indekss

  • 1 Ūdens
  • 2 No gaisa
  • 3 Tvaiks
  • 4 No slāpekļa
  • 5 No ideālās gāzes
  • 6 Atsauces

No ūdens

Pirmajā attēlā redzams ūdens piliens, kas sajaucas ar šķidruma virsmu. Jo, protams, tā ir viela, tās masa aizņem apjomu tāpat kā jebkura cita. Šis makroskopiskais tilpums ir tā molekulu tilpuma un mijiedarbības rezultāts.

Ūdens molekulai ir ķīmiskā formula H2Vai ar aptuveni 18 g / mol molekulmasu. Blīvums, ko tas rada, ir atkarīgs arī no temperatūras, un pie makroskopa tiek uzskatīts, ka tās molekulu sadalījums ir pēc iespējas viendabīgāks..

Ja blīvuma ρ vērtības T temperatūrā aprēķina īpatnējo šķidro ūdens tilpumu, pietiek ar šādu formulu:

v = (1 / ρ)

To aprēķina, eksperimentāli nosakot ūdens blīvumu ar piknometru un pēc tam veicot matemātisko aprēķinu. Tā kā katras vielas molekulas atšķiras viena no otras, tad arī iegūtais īpatnējais tilpums.

Ja ūdens blīvums plašā temperatūras diapazonā ir 0,997 kg / m3, tā īpatsvars ir 1,003 m3/ kg.

No gaisa

Gaiss ir viendabīgs gāzveida maisījums, kas sastāv galvenokārt no slāpekļa (78%), kam seko skābeklis (21%) un, visbeidzot, ar citām Zemes atmosfēras gāzēm. Tās blīvums ir visu to molekulu maisījumu makroskopisks izpausme, kas efektīvi nedarbojas un izplatās visos virzienos.

Tā kā tiek pieņemts, ka viela ir nepārtraukta, tā izplatīšanās tvertnē nemaina tās sastāvu. Atkal, mērot blīvumu aprakstītajos temperatūras un spiediena apstākļos, var noteikt, kurš tilpums aizņem 1 g gaisa.

Tā kā īpatnējais tilpums ir 1 / ρ, un tā ρ ir mazāks nekā ūdens, tad tā īpatnējais tilpums ir lielāks.

Šī fakta skaidrojums ir balstīts uz ūdens molekulāro mijiedarbību ar gaisa mijiedarbību; pēdējais, pat ja tas ir mitrums, nav kondensēts, ja vien tas netiek pakļauts ļoti aukstai temperatūrai un augstam spiedienam.

Tvaiks

Tajos pašos apstākļos grams tvaika aizņem lielāku tilpumu nekā grama gaisa? Gaiss ir vairāk blīvs nekā ūdens, jo tas ir iepriekš minēto gāzu maisījums, atšķirībā no ūdens molekulām.

Tā kā īpatnējais tilpums ir blīvuma apgrieztā vērtība, viens grams tvaiku aizņem vairāk tilpuma (tas ir mazāk blīvs) nekā viens grams gaisa.

Tvaika kā šķidruma fizikālās īpašības ir nepieciešamas daudzos rūpnieciskos procesos: siltummaiņu iekšpusē, lai palielinātu mitrumu, tīras mašīnas, cita starpā vairāk.

Pārstrādājot lielus tvaika daudzumus rūpniecībā, jo īpaši attiecībā uz šķidrumu mehānismu, jāņem vērā daudzi mainīgie lielumi..

No slāpekļa

Tāpat kā pārējās gāzes, to blīvums ir lielā mērā atkarīgs no spiediena (atšķirībā no cietām vielām un šķidrumiem) un uz temperatūru. Tādējādi to specifiskā tilpuma vērtības atšķiras atkarībā no šiem mainīgajiem lielumiem. No tā izriet nepieciešamība noteikt tā specifisko apjomu, lai izteiktu sistēmu intensīvo īpašību ziņā.

Bez eksperimentālām vērtībām, izmantojot molekulārus argumentus, ir grūti salīdzināt slāpekļa blīvumu ar citu gāzu blīvumu. Slāpekļa molekula ir lineāra (N≡N) un ūdens molekula ir leņķiska.

Kā "līnija" aizņem mazāk apjoma nekā a "bumerangs"Tad var sagaidīt, ka, nosakot blīvumu (m / V), slāpeklis ir blīvāks par ūdeni. Izmantojot blīvumu 1,2506 kg / m3, īpašais tilpums apstākļiem, kuros šī vērtība tika mērīta, ir 0,7996 m3/ Kg; tas ir vienkārši savstarpējs (1 / ρ).

No ideālās gāzes

Ideāla gāze ir tāda, kas pakļaujas vienādojumam:

P = nRT / V

Var novērot, ka vienādojums neuzskata nekādu mainīgo kā struktūru vai molekulāro tilpumu; tā arī neuzskata, kā gāzes molekulas savstarpēji mijiedarbojas sistēmas noteiktā telpā.

Ierobežotā temperatūru un spiediena diapazonā visas gāzes "darbojas" vienādās; šī iemesla dēļ ir lietderīgi zināmā mērā pieņemt, ka tie ievēro ideālo gāzu vienādojumu. Tādējādi no šīs vienādojuma var noteikt vairākas gāzu īpašības, tostarp konkrēto tilpumu.

Lai to izdzēstu, ir nepieciešams izteikt vienādojumu blīvuma mainīgo izteiksmē: masa un tilpums. Molu veido n, un tie ir gāzu masas dalīšanas rezultāts ar tā molekulmasu (m / M)..

Ja vienādojumā ir mainīgā masa m, ja to dala ar tilpumu, var iegūt blīvumu; no šejienes ir pietiekami, lai notīrītu blīvumu un pēc tam "noņemtu" vienādojuma abas puses. To darot, beidzot tiek noteikts konkrētais apjoms.

Apakšējais attēls parāda katru no soļiem, lai sasniegtu ideālās gāzes konkrētā tilpuma galīgo izpausmi.

Atsauces

  1. Vikipēdija. (2018). Īpašais tilpums. Uzņemts no: en.wikipedia.org
  2. Study.com. (2017. gada 21. augusts). Kas ir specifiskais apjoms? - Definīcija, formulas un vienības, kas ņemtas no: study.com
  3. NASA (2015. gada 5. maijs). Īpašais apjoms Ņemts no: grc.nasa.gov
  4. Michael J. Moran & Howard N. Shapiro. (2004). Tehniskās termodinamikas pamati. (2. izdevums). Redakcijas Reverté, 13. lpp.
  5. 1. tēma: Termodinamikas jēdzieni. [PDF] Ņemts no: 4.tecnun.es
  6. TLV. (2018). Steam galvenie lietojumi. Uzņemts no: tlv.com