Fajlagos mennyiség ": az egy kilogramm kilogramm által elfoglalt köbméter száma" ügy. Ez az anyag mennyiségének aránya az anyag mennyiségével tömeg, amely megegyezik a viszonossága sűrűség. Más szavakkal, a fajlagos térfogat fordítottan arányos a sűrűséggel. A fajlagos térfogatot bármilyen anyagállapotra kiszámíthatjuk vagy meg lehet mérni, de ezt leggyakrabban a számítások során használják gázok.
A fajlagos térfogat standard mértéke köbméter / kg (m3/ kg), bár kifejezhető milliliter / gramm (ml / g) vagy köbméter / font (láb)3/lb).
Belső és intenzív
Egy adott térfogat "specifikus" része azt jelenti, hogy azt egységtömegben fejezik ki. Ez egy belső tulajdonság az anyag, ami azt jelenti, hogy nem függ a minta méretétől. Hasonlóképpen, a fajlagos mennyiség intenzív tulajdonság az anyag ezt nem befolyásolja az anyag mennyi létezése vagy a mintavétel helye.
Specifikus térfogat-képletek
A fajlagos térfogat (ν) kiszámításához három általános képlet létezik:
- ν = V / m ahol V térfogat és m tömeg
- ν = 1 /ρ = ρ-1 ahol ρ sűrűség
- ν = RT / PM = RT / P ahol R az ideális gázállandó, T jelentése hőmérséklet, P jelentése nyomás és M jelentése molaritással
A második egyenletet általában folyadékokra és szilárd anyagokra alkalmazzák, mivel ezek viszonylag összenyomhatatlanok. Az egyenlet használható a gázok kezelésekor, de a gáz sűrűsége (és fajlagos térfogata) drasztikusan megváltozhat a hőmérséklet enyhe emelkedésével vagy csökkenésével.
A harmadik egyenlet csak azokra vonatkozik ideális gázok vagy valódi gázokhoz viszonylag alacsony hőmérsékleten és olyan nyomáson, amely megközelíti az ideális gázokat.
Táblázat a közös fajlagos térfogatértékekről
A mérnökök és a tudósok általában a meghatározott térfogatértékek táblázatait hivatják. Ezek a jellemző hőmérsékleti és nyomási értékek (STP), amelynek hőmérséklete 0 ° C (273,15 K, 32 ° F) és 1 atm nyomás.
| Anyag | Sűrűség | Sajátos mennyiség |
|---|---|---|
| (Kg / m3) | (m3/kg) | |
| Levegő | 1.225 | 0.78 |
| Jég | 916.7 | 0.00109 |
| Víz (folyékony) | 1000 | 0.00100 |
| Sós víz | 1030 | 0.00097 |
| Higany | 13546 | 0.00007 |
| R-22 * | 3.66 | 0.273 |
| ammónia | 0.769 | 1.30 |
| Szén-dioxid | 1.977 | 0.506 |
| Klór | 2.994 | 0.334 |
| Hidrogén | 0.0899 | 11.12 |
| Metán | 0.717 | 1.39 |
| Nitrogén | 1.25 | 0.799 |
| Gőz* | 0.804 | 1.24 |
A csillaggal (*) megjelölt anyagok nincsenek az STP-n.
Mivel az anyagok nem mindig szokásos körülmények között vannak, vannak táblázatok az anyagok számára is, amelyek felsorolják a meghatározott térfogatértékeket hőmérsékleti és nyomástartomány-tartományban. A levegő és a gőz részletes táblázatait megtalálja.
A meghatározott mennyiség felhasználása
A fajlagos térfogatot leggyakrabban a fizikai és kémiai mérnöki munkákban, valamint a termodinamikai számításokban használják. Arra szolgál, hogy előre jelezze a gázok viselkedését, amikor a körülmények megváltoznak.
Vegyünk egy légmentesen zárt kamrát, amely meghatározott számú molekulát tartalmaz:
- Ha a kamra tágul, miközben a molekulák száma állandó marad, akkor a gáz sűrűsége csökken és a fajlagos térfogat növekszik.
- Ha a kamra összehúzódik, míg a molekulák száma állandó marad, akkor a gáz sűrűsége növekszik és a fajlagos térfogat csökken.
- Ha a kamra térfogatát állandóan tartjuk, miközben néhány molekulát eltávolítunk, akkor a sűrűség csökken, és a fajlagos térfogat növekszik.
- Ha a kamra térfogatát állandó értéken tartjuk új molekulák hozzáadásakor, akkor a sűrűség növekszik és a fajlagos térfogat csökken.
- Ha a sűrűség megduplázódik, fajlagos térfogata felére csökken.
- Ha a meghatározott térfogat megduplázódik, a sűrűséget felére osztják.
Fajlagos térfogat és fajsúly
Ha két anyag fajlagos térfogatai ismertek, akkor ez az információ felhasználható a sűrűség kiszámításához és összehasonlításához. Sűrűséghozamok összehasonlítása fajsúly értékeket. A fajsúly egyik felhasználása annak megjósolása, hogy egy anyag úszik-e vagy elsüllyed-e, amikor egy másik anyagra helyezi.
Például, ha az A anyag fajlagos térfogata 0,358 cm3/ g és a B anyag fajlagos térfogata 0,374 cm3/ g, az egyes értékek inverzével megkapjuk a sűrűséget. Így az A sűrűsége 2,79 g / cm3 és B sűrűsége 2,67 g / cm3. Az A és B sűrűségét összehasonlítva a fajlagos gravitáció 1,04, vagy a B fajsúlya az A-hoz képest 0,95. A sűrűbb, mint B, tehát A B-be süllyed, vagy B lebegne az A-n.
Példa számításra
A gőzminta nyomása ismerten 2500 lbf / in2 1960-os hőmérsékleten. Ha a gázállandó 0,596, akkor mennyi a gőz fajlagos térfogata?
ν = RT / P
v = (0,596) (1960) / (2500) = 0,467 in3/lb
források
- Moran, Michael (2014). A műszaki termodinamika alapjai, 8. kiadás Wiley. ISBN 978-1118412930.
- Silverthorn, Dee (2016). Emberi élettan: Integrált megközelítés. Pearson. ISBN 978-0-321-55980-7.
- Walker, Jear (2010) l. A fizika alapjai, 9. kiadás Halliday. ISBN 978-0470469088.