Запремина специфична је карактеристика интензивна својство сваког елемента или материјала. Математички се дефинише као однос између запремине одређене количине материје (килограм или грам); другим речима, то је реципрочна густина.
Густина означава колико тежи 1 мл материје (течна, чврста, гасовита или хомогена или хетерогена смеша), док се специфична запремина односи на запремину која заузима 1 г (или 1 кг). Стога је, знајући густину неке материје, довољно израчунати реципрочно да се одреди њена специфична запремина.
На шта се односи реч "специфично"? Када се за неко својство каже да је специфично, то значи да је изражено као функција масе, што омогућава његову трансформацију из обимног својства (које зависи од масе) у интензивно (континуирано на свим тачкама система).
Јединице у којима је специфична запремина обично изражена су (м 3 / Кг) или (цм 3 / г). Међутим, иако ово својство не зависи од масе, оно зависи и од других променљивих, попут температуре или притиска на супстанцу. Због тога један грам материје заузима више волумена при вишим температурама.
Од воде
На првој слици можете видети кап воде која ће се помешати са површином течности. Пошто је природно супстанца, његова маса заузима запремину као и свака друга. Овај макроскопски волумен је производ волумена и интеракција његових молекула.
Молекул воде има хемијску формулу Х 2 О, са молекулске масе од приближно 18г / мол. Густина коју представља такође зависи од температуре, а на макроскалији се сматра да је дистрибуција његових молекула што хомогенија.
Са вредностима густине ρ на температури Т, за израчунавање специфичне запремине течне воде довољно је применити следећу формулу:
в = (1 / ρ)
Израчунава се експерименталним одређивањем густине воде помоћу пикнометра и затим математичким прорачуном. Пошто се молекуле сваке супстанце разликују једна од друге, тако ће настати и специфична запремина.
Ако је густина воде у широком температурном опсегу 0,997 кг / м 3 , њена специфична запремина је 1,003 м 3 / кг.
Из ваздуха
Зрак је хомогена гасовита смеша, састављена углавном од азота (78%), затим кисеоника (21%) и на крају из других гасова у земљиној атмосфери. Његова густина је макроскопски израз све те смеше молекула, које не делују ефикасно и шире се у свим правцима.
Пошто се претпоставља да је супстанца континуирана, њено ширење у посуди не мења састав. Поново, мерењем густине при описаним условима температуре и притиска, може се утврдити колика запремина 1 г ваздуха заузима.
Пошто је специфична запремина 1 / ρ, а ρ мањи од волумена воде, тада је њена специфична запремина већа.
Објашњење ове чињенице заснива се на молекуларним интеракцијама воде према ваздуху; потоње се, чак и у случају влажности ваздуха, не кондензује уколико није изложено веома хладним температурама и високим притисцима.
Од паре
Под истим условима, да ли ће грам паре заузети запремину већу од оне у граму ваздуха? Зрак је у гасовитој фази гушћи од воде, јер је то мешавина гасова која се спомиње горе, за разлику од молекула воде.
Пошто је специфична запремина обрнута густина, грам паре заузима више запремине (мање је густ) од грама ваздуха.
Физичка својства паре као течности су неопходна у многим индустријским процесима: унутар измењивача топлоте, за повећање влаге, чишћење машина, између осталог.
Много је променљивих које треба узети у обзир при руковању великим количинама паре у индустрији, посебно у вези са механиком течности.
Азот
Као и остали гасови, његова густина значајно зависи од притиска (за разлику од чврстих течности и течности) и од температуре. Дакле, вриједности за његов специфични волумен варирају у зависности од ових варијабли. Отуда потреба за одређивањем његове специфичне запремине да би се изразио систем у погледу интензивних својстава.
Без експерименталних вредности, молекуларним резонирањем, тешко је упоредити густину азота са густином осталих гасова. Молекул азота је линеаран (Н≡Н), а вода воде угаона.
Пошто "линија" заузима мање запремине од "бумеранг", може се очекивати да ће азот по дефиницији густине (м / В) бити гушћи од воде. Користећи густину од 1.2506 Кг / м 3 , специфична запремина при условима у којима је измерена та вредност је 0,7996 м 3 / Кг; то је једноставно реципрочно (1 / ρ).
Од идеалног гаса
Идеални гас је онај који поштује једначину:
П = нРТ / В
Може се видети да једначина не узима у обзир ниједну променљиву, као што је молекуларна структура или запремина; нити разматра како молекули гаса међусобно делују у простору који дефинише систем.
У ограниченом распону температура и притиска, сви гасови се „понашају“ исто; Из тог разлога важи у одређеној мери претпоставка да поштују једначину идеалног гаса. Тако се из ове једначине може одредити неколико својстава гасова, укључујући специфичну запремину.
Да бисте га решили, потребно је изразити једнаџбу у смислу променљивих густина: масе и запремине. Молови су представљени са н, а они су резултат дељења масе гаса са његовом молекуларном масом (м / М).
Узимајући променљиву масу м у једначину, ако је подељена са запремином, може се добити густина; Одавде је довољно очистити густину, а затим „пребацити“ обе стране једначине. На тај начин се коначно утврђује специфична запремина.
Слика испод илуструје сваки од корака како би се достигао коначни израз специфичне запремине идеалног гаса.
Референце
- Википедиа. (2018). Специфична запремина. Преузето са: ен.википедиа.орг
- Студи.цом. (21. августа 2017). Шта је специфична запремина? - Дефиниција, формула и јединице преузете са: студи.цом
- ПОТ. (5. маја 2015.). Специфична запремина. Преузето са: грц.наса.гов
- Мицхаел Ј. Моран и Ховард Н. Схапиро. (2004). Основе техничке термодинамике. (Друго издање). Редакција Реверте, страна 13.
- Јединица 1: Појмови термодинамике. . Преузето са: 4.тецнун.ес
- ТЛВ. (2018). Главне апликације за Стеам. Преузето са: тлв.цом