Удельный объем

редактировать

В термодинамике, удельный объем вещества (символ: $ν { \ displaystyle \ nu}$ $\ nu$ ) - это внутреннее свойство вещества, определяемое как отношение объема (V) вещества к его массе ( м). Это обратная величина плотности ( $ρ {\ displaystyle \ rho}$ $\ rho$ ):

ν = V m = ρ - 1 {\ displaystyle \ nu = {\ frac {V} {m} } = \ rho ^ {- 1}}

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

Удельный объем определяется как количество кубических метров, занимаемое одним килограммом определенного вещества. Стандартная единица измерения - кубический метр на килограмм $(м 3 / кг) {\ displaystyle \ left ({\ text {m}} ^ {3} / {\ text {кг}} \ right)}$ ${\ displaystyle \ left ({\ text {m}} ^ {3} / {\ text {kg}} \ right)}$ , но другие единицы включают $м 3 кг {\ displaystyle {\ frac {{\ text {m}} ^ {3}} {\ text {kg}}}}$ ${\ displaystyle {\ frac {{\ text {m }} ^ {3}} {\ text {kg}}}}$ , $ft 3 lb {\ displaystyle {\ frac {{\ text {ft}} ^ {3}} {\ text {lb}}}}$ ${\ displaystyle {\ frac {{\ text {ft}} ^ {3}} {\ текст {фунт}}}}$ , $ft 3 slug {\ displaystyle {\ frac {{\ text {ft}} ^ {3} } {\ text {slug}}}}$ ${\ displaystyle {\ frac {{\ text {ft}} ^ {3}} {\ text {slug}}}}$ или $мл г {\ displaystyle {\ frac {\ text {mL}} {\ text {g}}}}$ ${\ displaystyle {\ frac {\ text {mL}} {\ text {g}}}}$ .

Удельный объем для идеального газа связано с газовой постоянной (R) и температурой газа (T), давлением (P), и молярная масса (M), как показано:

Поскольку $PV = n RT {\ displaystyle PV = {nRT}}$ ${\ displaystyle PV = {nRT}}$ и $n = m M {\ displaystyle n = {\ frac {m} {M}}}$ $n = {\ frac {m} {M}}$

ν = V m = RTPM {\ displaystyle \ nu = {\ frac {V} {m}} = {\ frac {RT} {PM}}}

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

Содержание

1 Приложения
2 Примеры приложений
3 Таблица общих удельных объемов
4 Ссылки

Приложения

Обычно применяется определенный объем :

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

Если камеру уменьшить, 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, занимаемых одним килограммом определенного вещества. Стандартная единица измерения - кубический метр на килограмм (м / кг или м · кг).

Иногда удельный объем выражается в количестве кубических сантиметров, занимаемых одним граммом вещества. В этом случае единицей измерения является кубический сантиметр на грамм (см / г или см · г). Чтобы преобразовать м / кг в см / г, умножьте его 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, изменятся очень мало. Удельный объем - это величина, обратная плотности вещества; поэтому при работе с ситуациями, связанными с газами, следует принимать во внимание тщательное рассмотрение. Небольшие изменения температуры заметно повлияют на удельные объемы.

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

Примеры применения

Если кто-то намеревается определить удельный объем идеального газа, например как перегретый пар, используя уравнение $ν = RTP {\ displaystyle \ \ nu = {\ frac {RT} {P}}}$ ${\ displaystyle \ \ nu = {\ frac {RT} {P}}}$ , где давление составляет 2500 фунт-сила / дюйм, R равно 0,596, температура 1960 г. по Ренкину. В этом случае удельный объем будет равен 0,4672 дюйма / фунт. Однако, если температура изменится на 1160 Рэнкина, удельный объем перегретого пара изменится до 0,2765 дюйма / 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 см / г и вещества Y с удельным объемом 0,374 см / г плотность каждого вещества может быть найдена путем обратного значения удельного объема; следовательно, вещество X имеет плотность 1,522 г / см, а вещество Y - 2,673 г / см. С помощью этой информации можно определить удельный вес каждого вещества относительно друг друга. Удельный вес вещества X по отношению к Y составляет 0,569, а удельный вес Y по отношению к X составляет 1,756. Следовательно, вещество X не утонет, если поместить его на Y.

Таблица общих удельных объемов

В таблице ниже показаны плотности и удельные объемы для 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, 101,325 кПа, 14,7 фунтов на квадратный дюйм, 0 фунтов на кв. Дюйм, 30 дюймов рт. Ст., 760 торр).

Название вещества	Плотность	Удельный объем
Название вещества	(кг / м)	(м / кг)
Воздух	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
Двуокись углерода	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 получены при стандартной температуре и давлении

Удельный объем

Содержание

Приложения

Примеры применения

Таблица общих удельных объемов

Ссылки