Īpašais apjoms: definīcija, formulas, piemēri

Īpašais apjoms ir definēts kā kubikmetru skaits, ko aizņem viens kilograms matērija. Tā ir materiāla tilpuma attiecība pret tā daudzumu masa, kas ir tāds pats kā tā abpusējs blīvums. Citiem vārdiem sakot, īpatnējais tilpums ir apgriezti proporcionāls blīvumam. Specifisko tilpumu var aprēķināt vai izmērīt jebkuram matērijas stāvoklim, bet to visbiežāk izmanto aprēķinos, kas saistīti ar gāzes.

Standarta vienība konkrētam tilpumam ir kubikmetri uz kilogramu (m3/ kg), lai arī to var izteikt mililitros uz gramu (ml / g) vai kubikpēdās uz mārciņu (pēdas)3/lb).

Patiess un intensīvs

Konkrēta tilpuma "specifiskā" daļa nozīmē, ka to izsaka masas vienībās. Tas ir iekšējais īpašums matērijas, kas nozīmē, ka tas nav atkarīgs no izlases lieluma. Tāpat īpašs apjoms ir intensīvs īpašums matērijas to neietekmē tas, cik daudz vielas pastāv vai kur tā tika ņemta.

Īpaša apjoma formulas

Specifiskā tilpuma (ν) aprēķināšanai izmanto trīs izplatītas formulas:

  1. ν = V / m kur V ir tilpums un m ir masa
  2. ν = 1 /ρ = ρ-1 kur ρ ir blīvums
  3. instagram viewer
  4. ν = RT / PM = RT / P kur R ir ideāls gāzes konstante, T ir temperatūra, P ir spiediens un M ir molaritāte

Otro vienādojumu parasti piemēro šķidrumiem un cietām vielām, jo ​​tie ir salīdzinoši nesaspiežami. Vienādojumu var izmantot, strādājot ar gāzēm, bet gāzes blīvums (un tā īpatnējais tilpums) var dramatiski mainīties, nedaudz paaugstinot vai pazeminot temperatūru.

Trešais vienādojums attiecas tikai uz ideālas gāzes vai reālām gāzēm relatīvi zemā temperatūrā un spiedienā, kas tuvina ideālas gāzes.

Kopējo īpašo apjoma vērtību tabula

Inženieri un zinātnieki parasti atsaucas uz konkrētu tilpuma vērtību tabulām. Šīs reprezentatīvās vērtības attiecas uz standarta temperatūru un spiedienu (STP), kas ir 0 ° C (273,15 K, 32 ° F) temperatūra un 1 atm spiediens.

Viela Blīvums Īpašais apjoms
(kg / m3) (m3/kg)
Gaiss 1.225 0.78
Ledus 916.7 0.00109
Ūdens (šķidrums) 1000 0.00100
Sālsūdens 1030 0.00097
Dzīvsudrabs 13546 0.00007
R-22 * 3.66 0.273
Amonjaks 0.769 1.30
Oglekļa dioksīds 1.977 0.506
Hlors 2.994 0.334
Ūdeņradis 0.0899 11.12
Metāns 0.717 1.39
Slāpeklis 1.25 0.799
Steam * 0.804 1.24

Vielas, kas apzīmētas ar zvaigznīti (*), nav STP.

Tā kā materiāli ne vienmēr ir standarta apstākļos, ir arī materiālu tabulas, kurās uzskaitītas īpašas tilpuma vērtības temperatūru un spiedienu diapazonā. Jūs varat atrast detalizētas gaisa un tvaika tabulas.

Īpaša apjoma lietojumi

Specifisko tilpumu visbiežāk izmanto inženierzinātnēs un termodinamikas aprēķinos fizikā un ķīmijā. To izmanto, lai prognozētu gāzu izturēšanos, mainoties apstākļiem.

Apsveriet hermētisku kameru, kurā ir noteikts skaits molekulu:

  • Ja kamera izplešas, kamēr molekulu skaits paliek nemainīgs, gāzes blīvums samazinās un īpatnējais tilpums palielinās.
  • Ja kamera saraujas, kamēr molekulu skaits paliek nemainīgs, palielinās gāzes blīvums un samazinās īpatnējais tilpums.
  • Ja kameras tilpums tiek turēts nemainīgs, kamēr tiek noņemtas dažas molekulas, blīvums samazinās un īpatnējais tilpums palielinās.
  • Ja kameras tilpums tiek uzturēts nemainīgs, kamēr tiek pievienotas jaunas molekulas, blīvums palielinās un īpatnējais tilpums samazinās.
  • Ja blīvums dubultojas, tā īpatnējais tilpums tiek samazināts uz pusi.
  • Ja konkrētais tilpums dubultojas, blīvumu sadala uz pusēm.

Īpatnējais tilpums un īpatnējais smagums

Ja ir zināmi divu vielu īpatnējie tilpumi, šo informāciju var izmantot, lai aprēķinātu un salīdzinātu to blīvumu. Salīdzinot blīvuma ražas īpaša gravitāte vērtības. Viens īpašā smaguma pielietojums ir paredzēt, vai viela uzpeldēs vai nogrims, kad to novietos uz citu vielu.

Piemēram, ja vielas A īpatnējais tilpums ir 0,358 cm3/ g un vielas B īpatnējais tilpums ir 0,374 cm3/ g, aprēķinot katras vērtības apgriezto vērtību, iegūst blīvumu. Tādējādi A blīvums ir 2,79 g / cm3 un B blīvums ir 2,67 g / cm3. Īpatnējais svars, salīdzinot blīvumu no A līdz B, ir 1,04 vai B īpatnējais svars, salīdzinot ar A, ir 0,95. A ir blīvāks par B, tāpēc A nogrimtu B vai B uzpeldētu uz A.

Aprēķina piemērs

Ir zināms, ka tvaika parauga spiediens ir 2500 mārciņas / in2 temperatūrā 1960. gadā Rankine. Ja gāzes konstante ir 0,596, kāds ir īpatnējais tvaika tilpums?

ν = RT / P

ν = (0,596) (1960) / (2500) = 0,467 collas3/lb

Avoti

  • Morāns, Maikls (2014). Inženiertehniskās termodinamikas pamati, 8. ed. Vilejs. ISBN 978-1118412930.
  • Silverthorn, Dee (2016). Cilvēka fizioloģija: integrēta pieeja. Pīrsons. ISBN 978-0-321-55980-7.
  • Walker, Jear (2010) l. Fizikas pamati, 9. izdevums. Halliday. ISBN 978-0470469088.
instagram story viewer