Удельный объем воды, воздуха, паров, азота и идеального газа



удельный объем это интенсивная характеристика свойства каждого элемента или материала. Математически это определяется как отношение объема, занимаемого определенным количеством вещества (килограмм или грамм); другими словами, это обратная плотность.

Плотность показывает, сколько весит 1 мл вещества (жидкого, твердого, газообразного или гомогенной или гетерогенной смеси), тогда как удельный объем относится к объему, который занимает 1 г (или 1 кг) его. Таким образом, зная плотность вещества, достаточно рассчитать обратную величину, чтобы определить его удельный объем.

К чему относится слово «конкретный»? Когда какое-либо свойство называется конкретным, это означает, что оно выражается как функция массы, что позволяет его преобразовать из обширного свойства (зависящего от массы) в интенсивное свойство (непрерывное во всех точках системы)..

Единицы, в которых обычно выражается удельный объем (м3/ Кг) или (см3/ г). Однако, хотя это свойство не зависит от массы, оно зависит от других переменных, таких как температура или давление на вещество. Это заставляет грамм вещества занимать больший объем при более высоких температурах.

индекс

  • 1 вода
  • 2 С воздуха
  • 3 Steam
  • 4 азота
  • 5 идеального газа
  • 6 Ссылки

Из воды

На первом изображении вы видите каплю воды, которая собирается смешаться с поверхностью жидкости. Потому что, естественно, это вещество, его масса занимает объем, как и любая другая. Этот макроскопический объем является произведением объема и взаимодействий его молекул..

Молекула воды имеет химическую формулу H2Или с молекулярной массой примерно 18 г / моль. Плотности, которые он представляет, также зависят от температуры, и в макромасштабе считается, что распределение его молекул является как можно более однородным..

При значениях плотности ρ при температуре T для расчета удельного объема жидкой воды достаточно применить следующую формулу:

v = (1 / ρ)

Он рассчитывается путем экспериментального определения плотности воды с помощью пикнометра и последующего выполнения математического расчета. Поскольку молекулы каждого вещества отличаются друг от друга, то и получаемый удельный объем.

Если плотность воды в широком диапазоне температур составляет 0,997 кг / м.3, его удельный объем составляет 1 003 м3/ кг.

С воздуха

Воздух представляет собой гомогенную газовую смесь, состоящую в основном из азота (78%), затем кислорода (21%) и, наконец, других газов атмосферы Земли. Его плотность является макроскопическим выражением всей этой смеси молекул, которые не взаимодействуют эффективно и распространяются во всех направлениях..

Поскольку предполагается, что вещество является непрерывным, его распространение в контейнере не изменяет его состав. Опять же, измеряя плотность при описанных условиях температуры и давления, можно определить, какой объем занимает 1 г воздуха..

Поскольку удельный объем равен 1 / ρ, а его ρ меньше, чем у воды, то его удельный объем больше.

Объяснение этого факта основано на молекулярных взаимодействиях воды и воздуха; последний, даже в случае влаги, не конденсируется, если не подвергается воздействию очень низких температур и высоких давлений.

пар

При тех же условиях грамм пара будет занимать объем, превышающий объем грамма воздуха? В газовой фазе воздух более плотный, чем вода, потому что в отличие от молекул воды он представляет собой смесь газов, упомянутых выше..

Поскольку удельный объем является величиной, обратной плотности, один грамм пара занимает больше объема (он менее плотный), чем один грамм воздуха..

Физические свойства пара как жидкости незаменимы во многих промышленных процессах: внутри теплообменников, для повышения влажности, для очистки машин, в том числе для других..

Есть много переменных, которые необходимо учитывать при работе с большим количеством пара в промышленности, особенно в отношении механики жидкости..

Азота

Как и остальные газы, их плотность в значительной степени зависит от давления (в отличие от твердых веществ и жидкостей) и от температуры. Таким образом, значения для их конкретного объема варьируются в зависимости от этих переменных. Отсюда возникает необходимость определить ее удельный объем, чтобы выразить систему в терминах интенсивных свойств.

Без экспериментальных значений, исходя из молекулярных соображений, трудно сравнить плотность азота с плотностью других газов. Молекула азота линейная (N≡N), а молекула воды угловая.

Как "линия" занимает меньше объема, чем "бумеранг«Тогда можно ожидать, что по определению плотности (м / в) азот более плотный, чем вода. Используя плотность 1,2506 кг / м3, Удельный объем для условий, в которых это значение было измерено, составляет 0,7996 м.3/ Кг; это просто взаимное (1 / ρ).

Идеального газа

Идеальный газ - тот, который подчиняется уравнению:

P = nRT / V

Можно заметить, что уравнение не рассматривает какую-либо переменную как структуру или молекулярный объем; и при этом это не рассматривает, как молекулы газа взаимодействуют друг с другом в пространстве, определенном системой.

В ограниченном диапазоне температур и давлений все газы "ведут себя" одинаково; по этой причине справедливо предположить, что они подчиняются уравнению идеальных газов. Таким образом, из этого уравнения можно определить несколько свойств газов, в том числе удельный объем.

Чтобы очистить его, необходимо выразить уравнение через переменные плотности: масса и объем. Моли представлены n, и они являются результатом деления массы газа на его молекулярную массу (м / м).

Имея переменную массу m в уравнении, если она делится на объем, можно получить плотность; отсюда достаточно очистить плотность и затем «перевернуть» обе стороны уравнения. Делая это, конкретный объем, наконец, определяется.

Нижнее изображение иллюстрирует каждый из шагов для достижения окончательного выражения удельного объема идеального газа.

ссылки

  1. Wikipedia. (2018). Удельный объем. Взято из: en.wikipedia.org
  2. Study.com. (21 августа 2017 г.) Что такое удельный объем? - Определение, формула и единицы, взятые из: study.com
  3. NASA. (05 мая 2015 г.) Удельный объем Взято из: grc.nasa.gov
  4. Майкл Дж. Моран и Говард Н. Шапиро. (2004). Основы технической термодинамики. (2-е издание). Редакция Reverté, страница 13.
  5. Тема 1: Концепции термодинамики. [PDF]. Взято из: 4.tecnun.es
  6. TLV. (2018). Основные приложения для Steam. Взято с: tlv.com