Ειδικό όγκο νερού, αέρα, ατμού, αζώτου και ιδανικού αερίου



Το συγκεκριμένη ένταση είναι χαρακτηριστικό εντατικής ιδιότητας για κάθε στοιχείο ή υλικό. Καθορίζεται μαθηματικά ως η σχέση μεταξύ του όγκου που καταλαμβάνεται από μια ορισμένη ποσότητα ύλης (ένα κιλό ή ένα γραμμάριο). με άλλα λόγια, είναι η αμοιβαιότητα της πυκνότητας.

Η πυκνότητα δείχνει πόσο βαριά 1mL της ύλης (υγρό, στερεό, αέριο, ή ένα ομοιογενές ή ετερογενές μίγμα), ενώ ο ειδικός όγκος αναφέρεται στον όγκο που καταλαμβάνεται από 1 g (ή 1 kg) του ίδιου. Έτσι, γνωρίζοντας την πυκνότητα μιας ουσίας, απλώς υπολογίσει την αμοιβαία να καθορίσει ειδικό όγκο του.

Τι σημαίνει η λέξη «ειδικές»; Όταν ένα ακίνητο λέγεται ότι είναι οποιεσδήποτε συγκεκριμένες μέσο το οποίο εκφράζεται σε όρους μάζας, επιτρέποντας την επεξεργασία μιας εκτενούς ιδιοκτησίας (η οποία εξαρτάται από τη μάζα) στην εντατική (συνεχής σε όλα τα σημεία του συστήματος).

Οι μονάδες στις οποίες συνήθως εκφράζεται ο συγκεκριμένος όγκος είναι (m3/ Kg) ή (cm3/ g). Ωστόσο, αν και αυτή η ιδιότητα δεν εξαρτάται από τη μάζα, εξαρτάται από άλλες μεταβλητές, όπως τα περιστατικά θερμοκρασίας ή πίεσης στην ουσία. Αυτό προκαλεί ένα γραμμάριο ουσίας να κατέχει περισσότερη ένταση σε υψηλότερες θερμοκρασίες.

Ευρετήριο

  • 1 Νερό
  • 2 Από τον αέρα
  • 3 ατμού
  • 4 Από άζωτο
  • 5 Από το ιδανικό αέριο
  • 6 Αναφορές

Από το νερό

Στην πρώτη εικόνα μπορείτε να δείτε μια σταγόνα νερού περίπου για να αναμειχθεί με την επιφάνεια του υγρού. Επειδή, φυσικά, είναι μια ουσία, η μάζα της καταλαμβάνει όγκο όπως και κάθε άλλη. Αυτός ο μακροσκοπικός όγκος είναι προϊόν του όγκου και των αλληλεπιδράσεων των μορίων του.

Το μόριο του νερού έχει έναν χημικό τύπο Η2O, με μια μοριακή μάζα των 18g / mol aproxidamente. Πυκνότητες έχοντας εξαρτάται επίσης από τη θερμοκρασία, και ένα μακροκλίμακα θεωρείται ότι η κατανομή των μορίων είναι κατά το δυνατόν ομοιογενές.

Με τις τιμές πυκνότητας ρ σε θερμοκρασία Τ, για να υπολογιστεί ο συγκεκριμένος όγκος υγρού νερού αρκεί να εφαρμοστεί ο ακόλουθος τύπος:

v = (1 / ρ)

Υπολογίζεται με πειραματικό προσδιορισμό της πυκνότητας του νερού με τη βοήθεια ενός πυκνόμετρου και στη συνέχεια με τον μαθηματικό υπολογισμό. Επειδή τα μόρια κάθε ουσίας είναι διαφορετικά μεταξύ τους, ο προκύπτων ειδικός όγκος.

Εάν η πυκνότητα του νερού σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών είναι 0,997 kg / m3, ο συγκεκριμένος όγκος είναι 1,003 μ3/ kg.

Από τον αέρα

Air είναι ένα ομοιογενές αέριο μίγμα που αποτελείται κυρίως από άζωτο (78%), ακολουθούμενη από το οξυγόνο (21%) και, τέλος, από άλλα αέρια στην ατμόσφαιρα της γης. πυκνότητα του είναι μια μακροσκοπική έκφραση της όλο αυτό το μείγμα μορίων που δεν αλληλεπιδρούν αποτελεσματικά και να εξαπλωθεί σε όλες τις κατευθύνσεις.

Επειδή υποτίθεται ότι η ουσία είναι συνεχής, η διάδοσή της σε ένα δοχείο δεν μεταβάλλει τη σύνθεσή του. Και πάλι, μετρώντας την πυκνότητα στις περιγραφόμενες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης, μπορεί να καθοριστεί ποιος όγκος καταλαμβάνει 1 g αέρα.

Δεδομένου ότι ο συγκεκριμένος όγκος είναι 1 / ρ, και το ρ είναι μικρότερο από εκείνο του νερού, τότε ο συγκεκριμένος όγκος είναι μεγαλύτερος.

Η εξήγηση αυτού του γεγονότος βασίζεται στις μοριακές αλληλεπιδράσεις των αλληλεπιδράσεων νερού με αέρα. το τελευταίο, ακόμη και στην περίπτωση της υγρασίας, δεν συμπυκνώνεται αν δεν υποβληθεί σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες και υψηλές πιέσεις.

Ατμός

Υπό τις ίδιες συνθήκες καταλαμβάνουν γραμμάριο ατμού μεγαλύτερη από ένα γραμμάριο του όγκου του αέρα; Ο αέρας είναι πυκνότερο από το νερό στην αέρια φάση, επειδή είναι ένα μίγμα αερίων που αναφέρθηκαν παραπάνω, σε αντίθεση με τα μόρια του νερού.

Καθώς ο ειδικός όγκος είναι το αντίστροφο της πυκνότητας, ένα γραμμάριο ατμού καταλαμβάνει περισσότερο όγκο (λιγότερο πυκνό) από ένα γραμμάριο αέρα.

Οι φυσικές ιδιότητες του ατμού ως ρευστό είναι απαραίτητοι σε πολλές βιομηχανικές διεργασίες σε εναλλάκτες θερμότητας, για την αύξηση της υγρασίας, μηχανήματα καθαρισμού, μεταξύ άλλων.

Υπάρχουν πολλές μεταβλητές που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά το χειρισμό μεγάλων ποσοτήτων ατμού στο εσωτερικό της βιομηχανίας, ειδικά όσον αφορά τη μηχανική των υγρών..

Αζώτου

Όπως και τα υπόλοιπα αέρια, η πυκνότητα τους εξαρτάται σημαντικά από την πίεση (σε αντίθεση με τα στερεά και τα υγρά) και από τη θερμοκρασία. Έτσι, οι τιμές για τον συγκεκριμένο όγκο τους ποικίλλουν ανάλογα με αυτές τις μεταβλητές. Από εδώ προκύπτει η ανάγκη προσδιορισμού του συγκεκριμένου όγκου για την έκφραση του συστήματος από την άποψη των εντατικών ιδιοτήτων.

Χωρίς πειραματικές τιμές, μέσω μοριακών συλλογισμών, είναι δύσκολο να συγκριθεί η πυκνότητα του αζώτου με την πυκνότητα άλλων αερίων. Το μόριο του αζώτου είναι γραμμικό (N≡N) και το μόριο του νερού είναι γωνιακό.

Καθώς μια "γραμμή" καταλαμβάνει μικρότερο όγκο από ένα "boomerang", Τότε μπορεί να αναμένεται ότι με τον ορισμό της πυκνότητας (m / V) το άζωτο είναι πυκνότερο από το νερό. Χρησιμοποιώντας πυκνότητα 1,2506 Kg / m3, ο συγκεκριμένος όγκος στις συνθήκες στις οποίες μετρήθηκε αυτή η τιμή είναι 0,7996 m3/ Kg. είναι απλώς η αμοιβαία (1 / ρ).

Από το ιδανικό αέριο

Το ιδανικό αέριο είναι αυτό που υπακούει στην εξίσωση:

P = nRT / V

Μπορεί να παρατηρηθεί ότι η εξίσωση δεν θεωρεί οποιαδήποτε μεταβλητή ως δομή ή μοριακό όγκο. ούτε εξετάζει πώς τα μόρια αερίου αλληλεπιδρούν μεταξύ τους σε ένα χώρο που ορίζεται από το σύστημα.

Σε ένα περιορισμένο εύρος θερμοκρασιών και πιέσεων, όλα τα αέρια "συμπεριφέρονται" ίσα. για τον λόγο αυτό ισχύει σε κάποιο βαθμό να υποθέσουμε ότι υπακούουν στην εξίσωση των ιδανικών αερίων. Έτσι, από αυτή την εξίσωση μπορούν να προσδιοριστούν διάφορες ιδιότητες των αερίων, μεταξύ των οποίων ο συγκεκριμένος όγκος.

Για να το καθαρίσουμε, είναι απαραίτητο να εκφράσουμε την εξίσωση από την άποψη των μεταβλητών πυκνότητας: μάζα και όγκος. Τα μόρια αντιπροσωπεύονται από n, και αυτά είναι το αποτέλεσμα της διαίρεσης της μάζας του αερίου με τη μοριακή μάζα του (m / M).

Έχοντας τη μεταβλητή μάζα m στην εξίσωση, εάν διαιρείται σε όγκο, μπορεί να ληφθεί η πυκνότητα. από εδώ αρκεί να καθαρίσουμε την πυκνότητα και στη συνέχεια να "αναστρέψουμε" και τις δύο πλευρές της εξίσωσης. Με τον τρόπο αυτό, καθορίζεται τελικά ο συγκεκριμένος όγκος.

Η κάτω εικόνα απεικονίζει κάθε ένα από τα βήματα για να φτάσει στην τελική έκφραση του συγκεκριμένου όγκου ενός ιδανικού αερίου.

Αναφορές

  1. Wikipedia. (2018). Ειδική ένταση. Λαμβάνεται από: en.wikipedia.org
  2. Study.com. (21 Αυγούστου 2017). Τι είναι η συγκεκριμένη ένταση; - Ορισμός, τύπος και μονάδες Από: study.com
  3. NASA (05 Μαΐου 2015). Ειδική ένταση ήχου Λαμβάνεται από: grc.nasa.gov
  4. Michael J. Moran & Howard Ν. Shapiro. (2004). Βασικές αρχές της τεχνικής θερμοδυναμικής. (2η έκδοση). Editorial Reverté, σελίδα 13.
  5. Θέμα 1: Έννοιες της θερμοδυναμικής. [PDF] Από: 4.tecnun.es
  6. TLV. (2018). Κύριες εφαρμογές για το Steam. Από: tlv.com