Специфичен обем се определя като броя на кубичните метри, заети от един килограм въпрос. Това е съотношението на обема на материала към него маса, което е същото като обратното на него плътност. С други думи, специфичният обем е обратно пропорционален на плътността. Специфичен обем може да бъде изчислен или измерен за всяко състояние на веществото, но най-често се използва при изчисления, включващи газове.
Стандартната единица за специфичен обем е кубически метра на килограм (m3/ kg), въпреки че може да се изрази като милилитри на грам (mL / g) или кубически фута на килограм (ft3/lb).
Вътрешно и интензивно
"Специфичната" част от определен обем означава, че тя се изразява като единична маса. Това е ан присъща собственост на материята, което означава, че не зависи от размера на пробата. По същия начин специфичният обем е интензивно свойство на материята това не се влияе от това колко вещество съществува или къде е взето проба.
Формули за специфичен обем
Има три общи формули, използвани за изчисляване на специфичен обем (ν):
- ν = V / m където V е обем и m е маса
- ν = 1 /ρ = ρ-1 където ρ е плътност
- ν = RT / PM = RT / P където R е идеалът константа на газ, T е температура, P е налягане и M е моларност
Второто уравнение обикновено се прилага за течности и твърди вещества, тъй като те са относително некомпресивни. Уравнението може да се използва при работа с газове, но плътността на газа (и неговия специфичен обем) може да се промени драстично с леко повишаване или понижаване на температурата.
Третото уравнение се отнася само за идеални газове или към реални газове при сравнително ниски температури и налягания, които се доближават до идеалните газове.
Таблица с общи специфични стойности на обема
Инженерите и учените обикновено се позовават на таблици със специфични стойности на обема. Тези представителни стойности са за стандартна температура и налягане (STP), което е температура 0 ° С (273,15 К, 32 ° F) и налягане 1 атм.
| вещество | плътност | Специфичен обем |
|---|---|---|
| (Кг / м3) | (т3/kg) | |
| Въздух | 1.225 | 0.78 |
| лед | 916.7 | 0.00109 |
| Вода (течна) | 1000 | 0.00100 |
| Солена вода | 1030 | 0.00097 |
| живак | 13546 | 0.00007 |
| R-22 * | 3.66 | 0.273 |
| амоняк | 0.769 | 1.30 |
| Въглероден двуокис | 1.977 | 0.506 |
| хлор | 2.994 | 0.334 |
| водород | 0.0899 | 11.12 |
| метан | 0.717 | 1.39 |
| азот | 1.25 | 0.799 |
| Парна * | 0.804 | 1.24 |
Вещества, маркирани със звездичка (*), не са в STP.
Тъй като материалите не винаги са при стандартни условия, има и таблици за материали, които изброяват специфични стойности на обема в диапазон от температури и налягания. Можете да намерите подробни таблици за въздух и пара.
Използване на специфичен обем
Специфичният обем най-често се използва в инженерството и в термодинамичните изчисления за физика и химия. Използва се за прогнозиране на поведението на газовете, когато условията се променят.
Помислете за херметична камера, съдържаща набор от молекули:
- Ако камерата се разширява, докато броят на молекулите остава постоянен, плътността на газа намалява и специфичният обем се увеличава.
- Ако камерата се свие, докато броят на молекулите остава постоянен, плътността на газа се увеличава и специфичният обем намалява.
- Ако обемът на камерата се поддържа постоянен, докато някои молекули се отстраняват, плътността намалява и специфичният обем се увеличава.
- Ако обемът на камерата се поддържа постоянен, докато се добавят нови молекули, плътността се увеличава и специфичният обем намалява.
- Ако плътността се удвои, нейният специфичен обем се намалява наполовина.
- Ако специфичният обем се удвои, плътността се разрязва наполовина.
Специфичен обем и специфична тежест
Ако са известни специфичните обеми на две вещества, тази информация може да се използва за изчисляване и сравняване на плътностите им. Сравняване на добивите на плътност специфична гравитация стойности. Едно приложение на специфичната гравитация е да се предвиди дали веществото ще плава или потъва, когато се постави върху друго вещество.
Например, ако веществото A има специфичен обем 0,358 cm3/ g, а веществото B има специфичен обем 0,374 cm3/ g, приемането на обратната на всяка стойност ще доведе до плътност. По този начин плътността на А е 2,79 g / cm3 а плътността на В е 2,67 g / cm3. Специфичната гравитация, сравнявайки плътността от А до В, е 1,04 или специфичната гравитация на В в сравнение с А е 0,95. A е по-плътен от B, така че A би потъваше в B или B би плаваше на A.
Примерно изчисление
Известно е, че налягането на проба пара е 2500 lbf / in2 при температура 1960 Ранкин. Ако константата на газ е 0,596, какъв е конкретният обем на парата?
ν = RT / P
ν = (0,596) (1960) / (2500) = 0,467 инча3/lb
Източници
- Моран, Майкъл (2014). Основи на инженерната термодинамика, 8-ми изд. Уайли. ISBN 978-1118412930.
- Silverthorn, Dee (2016). Човешката физиология: интегриран подход. Пиърсън. ISBN 978-0-321-55980-7.
- Walker, Jear (2010) l. Основи на физиката, 9-то изд. Холидей. ISBN 978-0470469088.