Vad är specifik volym?
Share
Specifik volym definieras som antalet kubikmeter upptagna av ett kilo materia. Det är förhållandet mellan ett materialets volym och dess massa, vilket är detsamma som det ömsesidiga av dess densitet. Med andra ord är specifik volym omvänt proportionell mot densitet. Specifik volym kan beräknas eller mätas för vilket som helst ämnesläge, men det används oftast vid beräkningar som involverar gaser.
Standardenheten för specifik volym är kubikmeter per kilogram (m)3/ kg), även om det kan uttryckas i termer av milliliter per gram (ml / g) eller kubikfot per kilo (ft3/ Lb).
Inneboende och intensiv
Den "specifika" delen av specifik volym betyder att den uttrycks i termer av enhetsmassa. Det är en inneboende egendom materia, vilket betyder att det inte beror på provstorlek. På liknande sätt är specifik volym en intensiv egendom av materia som inte påverkas av hur mycket av ett ämne som finns eller där det samlades in.
Specifika volymformler
Det finns tre vanliga formler som används för att beräkna specifik volym (ν):
- v = V / m där V är volym och m är massa
- v = 1 / ρ = ρ-1 där ρ är densitet
- v = RT / PM = RT / P där R är den ideala gaskonstanten, T är temperatur, P är tryck och M är molaritet
Den andra ekvationen appliceras vanligtvis på vätskor och fasta ämnen eftersom de är relativt inkomprimerbara. Ekvationen kan användas vid hantering av gaser, men densiteten hos en gas (och dess specifika volym) kan förändras dramatiskt med en liten ökning eller minskning av temperaturen.
Den tredje ekvationen gäller endast ideala gaser eller verkliga gaser med relativt låg temperatur och tryck som ungefärliga ideala gaser.
Tabell över vanliga specifika volymvärden
Ingenjörer och forskare hänvisar vanligtvis till tabeller över specifika volymvärden. Dessa representativa värden är för standardtemperatur och tryck (STP), som är en temperatur på 0 ° C (273,15 K, 32 ° F) och ett tryck på 1 atm.
| Ämne | Densitet | Specifik volym |
|---|---|---|
| (Kg / m3) | (m3/ Kg) | |
| Luft | 1,225 | 0,78 |
| Is | 916,7 | 0,00109 |
| Vatten (flytande) | 1000 | 0,00100 |
| Saltvatten | 1030 | 0,00097 |
| Mercury | 13546 | 0,00007 |
| R-22 * | 3,66 | 0,273 |
| Ammoniak | 0,769 | 1,30 |
| Koldioxid | 1,977 | 0,506 |
| Klor | 2,994 | 0,334 |
| Väte | 0,0899 | 11,12 |
| Metan | 0,717 | 1,39 |
| Kväve | 1,25 | 0,799 |
| Ånga* | 0,804 | 1,24 |
Ämnen markerade med en asterisk (*) finns inte på STP.
Eftersom material inte alltid är under standardförhållanden finns det också tabeller för material som listar specifika volymvärden över ett antal temperaturer och tryck. Du kan hitta detaljerade tabeller för luft och ånga.
Användningar av specifik volym
Specifik volym används oftast vid konstruktion och i termodynamikberäkningar för fysik och kemi. Det används för att göra förutsägelser om gasernas beteende när förhållandena förändras.
Tänk på en lufttät kammare som innehåller ett bestämt antal molekyler:
- Om kammaren expanderar medan antalet molekyler förblir konstant, minskar gastätheten och den specifika volymen ökar.
- Om kammaren samverkar medan antalet molekyler förblir konstant, ökar gastätheten och den specifika volymen minskar.
- Om kammarens volym hålls konstant medan vissa molekyler tas bort, minskar densiteten och den specifika volymen ökar.
- Om kammarens volym hålls konstant medan nya molekyler tillsätts ökar densiteten och den specifika volymen minskar.
- Om densiteten fördubblas halveras den specifika volymen.
- Om specifik volym fördubblas skärs densiteten i hälften.
Specifik volym och specifik vikt
Om de specifika volymerna av två ämnen är kända, kan denna information användas för att beräkna och jämföra deras densiteter. Jämförelse av densitet ger specifika gravitationsvärden. En tillämpning av specifik tyngdkraft är att förutsäga om ett ämne flyter eller sjunker när det placeras på ett annat ämne.
Till exempel, om ämne A har en specifik volym på 0,358 cm3/ g och substans B har en specifik volym 0,374 cm3/ g, att ta det inversa av varje värde ger densiteten. Således är densiteten för A 2,79 g / cm3 och densiteten för B är 2,67 g / cm3. Den specifika tyngdkraften, jämförande densiteten för A till B är 1,04 eller den specifika tyngden för B jämfört med A är 0,95. A är tätare än B, så A skulle sjunka ned i B eller B skulle flyta på A.
Exempel Beräkning
Trycket för ett ångprov är känt för att vara 2500 pund / tum2 vid en temperatur på 1960 Rankine. Om gasskonstanten är 0,596, vad är ångens specifika volym?
v = RT / P
v = (0,596) (1960) / (2500) = 0,467 tum3/ lb
källor
- Moran, Michael (2014). Fundamentals of Engineering Thermodynamics, 8: e upplagan Wiley. ISBN 978-1118412930.
- Silverthorn, Dee (2016). Human Physiology: A Integrated Approach. Pearson. ISBN 978-0-321-55980-7.
- Walker, Jear (2010) l. Fundamentals of Physics, 9th Ed. Halliday. ISBN 978-0470469088 .
