Удельный объем - Specific volume

В термодинамика, то удельный объем вещества (обозначение: ${ displaystyle nu}$ ) является внутренняя собственность вещества, определяемого как соотношение объем (V) к его масса (м). Это аналог плотность (${ displaystyle rho}$ ):

${ displaystyle nu = { frac {V} {m}} = rho ^ {- 1}}$

Удельный объем определяется как количество кубических метров, занимаемое одним килограммом определенного вещества. Стандартная единица - кубический метр на килограмм. ${ displaystyle left ({ text {m}} ^ {3} / { text {kg}} right)}$, но другие единицы включают ${ displaystyle { frac {{ text {m}} ^ {3}} { text {kg}}}}$, ${ displaystyle { frac {{ text {ft}} ^ {3}} { text {lb}}}}$, ${ displaystyle { frac {{ text {ft}} ^ {3}} { text {slug}}}}$, или же ${ displaystyle { frac { text {mL}} { text {g}}}}$ .^[1]

Удельный объем для идеальный газ относится к газовая постоянная (R) и газа температура (Т), давление (P), и молярная масса (M) как показано:

С ${ displaystyle PV = {nRT}}$ и ${ displaystyle n = { frac {m} {M}}}$

${ displaystyle nu = { frac {V} {m}} = { frac {RT} {PM}}}$

Приложения

Удельный объем обычно применяется к:

• Молярный объем
• Объем (термодинамика)
• Частичный молярный объем

Представьте себе герметичную камеру переменного объема, содержащую определенное количество атомов газообразного кислорода. Рассмотрим следующие четыре примера:

• Если сделать камеру меньше, не позволяя газу входить или выходить, плотность увеличивается, а удельный объем уменьшается.
• Если камера расширяется, не позволяя газу входить или выходить, плотность уменьшается, а удельный объем увеличивается.
• Если размер камеры остается постоянным и вводятся новые атомы газа, плотность увеличивается, а удельный объем уменьшается.
• Если размер камеры остается постоянным и некоторые атомы удаляются, плотность уменьшается, а удельный объем увеличивается.

Удельный объем - это свойство материалов, определяемое как количество кубических метров, занимаемое одним килограммом определенного вещества. Стандартная единица измерения - кубический метр на килограмм (м³/ кг или м³·кг⁻¹).

Иногда удельный объем выражается в количестве кубических сантиметров, которое занимает один грамм вещества. В данном случае единицей измерения является кубический сантиметр на грамм (см³/ г или см³·грамм⁻¹). Чтобы преобразовать m³/ кг в см³/ г, умножить на 1000; наоборот, умножьте на 0,001.

Удельный объем обратно пропорционален плотности. Если плотность вещества увеличивается вдвое, его удельный объем, выраженный в тех же основных единицах, уменьшается вдвое. Если плотность падает до 1/10 от своего прежнего значения, удельный объем, выраженный в тех же основных единицах, увеличивается в 10 раз.

Плотность газов изменяется даже при незначительных изменениях температуры, в то время как плотности жидкости и твердых тел, которые обычно считаются несжимаемыми, будут меняться очень мало. Удельный объем - это величина, обратная плотности вещества; поэтому при работе с ситуациями, связанными с газами, необходимо принимать во внимание тщательное рассмотрение. Небольшие изменения температуры будут иметь заметное влияние на определенные объемы.

Средняя плотность крови человека 1060 кг / м3.³. Удельный объем, соответствующий этой плотности, составляет 0,00094 м3.³/кг. Обратите внимание, что средний удельный объем крови практически идентичен объему воды: 0,00100 м3.³/кг.^[2]

Примеры применения

Если кто-то намеревается определить удельный объем идеального газа, такого как перегретый пар, с помощью уравнения${ Displaystyle Nu = { frac {RT} {P}}}$где давление составляет 2500 фунтов силы / дюйм², R 0,596, температура 1960 г. Ренкина. В этом случае удельный объем будет равен 0,4672 дюйма³/фунт. Однако, если температура изменится на 1160 Рэнкина, удельный объем перегретого пара изменится до 0,2765 дюйма.³/ фунт, что составляет 59% общего изменения.

Зная удельные объемы двух или более веществ, можно найти полезную информацию для определенных приложений. Для вещества X с удельным объемом 0,657 см³/ г и вещество Y с удельным объемом 0,374 см³/ г, плотность каждого вещества может быть найдена путем обратного значения удельного объема; следовательно, вещество X имеет плотность 1,522 г / см³ а вещество Y имеет плотность 2,673 г / см³. С помощью этой информации можно определить удельный вес каждого вещества относительно друг друга. Удельный вес вещества X по отношению к Y равен 0,569, а удельный вес Y по отношению к X равен 1,756. Следовательно, вещество X не утонет, если поместить его на Y.^[3]

Таблица общих удельных объемов

В таблице ниже показаны плотности и удельные объемы различных распространенных веществ, которые могут быть полезны. Значения были записаны при стандартной температуре и давлении, которое определяется как воздух при 0 ° C (273,15 K, 32 ° F) и 1 атм (101,325 кН / м).², 101,325 кПа, 14,7 фунтов на кв. Дюйм, 0 фунтов на кв. Дюйм, 30 дюймов рт. Ст., 760 торр).^[4]

Название вещества	Плотность	Удельный объем
	(кг / м3)	(м3/кг)
Воздуха	1.225	0.816
Лед	916.7	0.00109
Вода (жидкость)	1000	0.00100
Соленая вода	1030	0.00097
Меркурий	13546	0.00007
R-22 *	3.66	0.273
Аммиак	0.769	1.30
Углекислый газ	1.977	0.506
Хлор	2.994	0.334
Водород	0.0899	11.12
Метан	0.717	1.39
Азот	1.25	0.799
Пар*	0.804	1.24

* значения не взяты при стандартной температуре и давлении

Рекомендации