Speciális térfogatú víz, levegő, gőz, nitrogén és ideális gáz



az meghatározott térfogat az egyes elemek vagy anyagok intenzív tulajdonsága. Matematikailag definiálva van, mint az adott anyagmennyiség (kilogramm vagy gramm) által elfoglalt térfogat viszonya; más szóval, ez a sűrűség reciprokja.

A sűrűség azt jelzi, hogy mennyi 1 ml anyagot tartalmaz (folyékony, szilárd, gáznemű vagy homogén vagy heterogén keverék), míg a fajlagos térfogat 1 g (vagy 1 kg) térfogatra vonatkozik. Így az anyag sűrűségének ismeretében elegendő a kölcsönös számítása annak specifikus térfogatának meghatározásához.

Mire utal a "specifikus" szó? Ha bármely tulajdonságot specifikusnak mondanak, azt jelenti, hogy a tömeg függvényében fejeződik ki, amely lehetővé teszi annak átalakítását egy kiterjedt tulajdonságból (ami a tömegtől függ) egy intenzív tulajdonsággá (folyamatos a rendszer minden pontján)..

Azok az egységek, amelyekben a fajlagos térfogatot általában kifejezik, (m3/ Kg) vagy (cm3/ g). Azonban, bár ez a tulajdonság nem függ a tömegtől, más tényezőktől függ, mint például az anyag hőmérsékleti vagy nyomáseseményei. Ez azt eredményezi, hogy az anyag grammja magasabb hőmérsékletet foglal el magasabb hőmérsékleten.

index

  • 1 Víz
  • 2 A levegőből
  • 3 Gőz
  • 4 nitrogén
  • 5 Az ideális gáz
  • 6 Referenciák

A vízből

Az első képen látható egy csepp víz, amely a folyadék felszínéhez keveredik. Mert természetesen ez egy anyag, tömege olyan, mint bármely más. Ez a makroszkópos térfogat a molekulák térfogatának és kölcsönhatásának eredménye.

A vízmolekula kémiai képlete H2Vagy 18 g / mol molekulatömeggel. Az általuk bemutatott sűrűségek a hőmérséklettől is függenek, és egy makroszkáliánál úgy vélik, hogy molekulái eloszlása ​​a lehető leghomogénebb..

A ρ sűrűségű T értékeknél a folyékony víz fajlagos térfogatának kiszámításához elegendő a következő képlet alkalmazása:

v = (1 / ρ)

Ezt úgy számítják ki, hogy a víz sűrűségét kísérleti úton egy piknométer segítségével határozzuk meg, majd elvégezzük a matematikai számítást. Mivel az egyes anyagok molekulái különböznek egymástól, így a kapott specifikus térfogat is.

Ha a víz sűrűsége széles hőmérséklet-tartományban 0,997 kg / m3, fajlagos térfogata 1,003 m3/ kg.

A levegőből

A levegő homogén gázkeverék, amely főként nitrogénből (78%), oxigénből (21%) és végül a Föld légkörének egyéb gázaiból áll. Sűrűsége a molekulák összes keverékének makroszkopikus kifejeződése, amelyek nem hatnak hatékonyan és minden irányban terjednek.

Mivel feltételezzük, hogy az anyag folyamatos, a tartályban való terjedése nem módosítja a készítmény összetételét. Ismét a hőmérséklet és nyomás ismertetett körülményeinek mérésével meghatározható, hogy a térfogat 1 g levegőt foglaljon el.

Mivel a fajlagos térfogat 1 / ρ, és ρ értéke kisebb, mint a vízé, a fajlagos térfogata nagyobb.

Ennek a ténynek a magyarázata a víz és a levegő kölcsönhatások molekuláris kölcsönhatásán alapul; az utóbbiak, még nedvesség esetén sem kondenzálódnak, hacsak nincsenek nagyon hideg hőmérsékletek és magas nyomások.

gőz

Ugyanezen feltételek mellett a gőz mennyisége nagyobb, mint egy gramm levegő? A levegő sűrűbb, mint a gáz a gázfázisban, mivel a fentiekben említett gázkeverék, ellentétben a vízmolekulákkal.

Mivel a fajlagos térfogat a sűrűség fordított értéke, egy gramm gőz több térfogatot foglal el (kevésbé sűrű), mint egy gramm levegő.

A gőz mint folyadék fizikai tulajdonságai számos ipari folyamatban elengedhetetlenek: a hőcserélők belsejében, a páratartalom növelése, a tiszta gépek, többek között a.

Számos változó figyelhető meg az iparágon belüli nagy mennyiségű gőz kezelése során, különös tekintettel a folyadékok mechanikájára..

Nitrogén

A többi gázhoz hasonlóan sűrűségük nagymértékben függ a nyomástól (szemben a szilárd anyagokkal és a folyadékokkal) és a hőmérsékleten. Így a specifikus térfogatuk értékei a változók függvényében változhatnak. Innentől fogva szükség van annak meghatározására, hogy az adott térfogat milyen mértékben fejeződik ki a rendszer intenzív tulajdonságai alapján.

Kísérleti értékek nélkül, molekuláris érveléssel nehéz a nitrogén sűrűségét összehasonlítani más gázok sűrűségével. A nitrogén molekula lineáris (N≡N) és a vízmolekula szögletes.

Mint "sor" kevesebb kötetet foglal el, mint egy ""bumerángAztán várható, hogy a sűrűség (m / V) meghatározása szerint a nitrogén sűrűbb, mint a víz. 1,2506 kg / m sűrűség alkalmazásával3, az az érték, amelyre az értéket mértük, a fajlagos térfogat 0,7996 m3/ Kg; ez egyszerűen a kölcsönös (1 / ρ).

Az ideális gáz

Az ideális gáz olyan, amely engedelmeskedik az egyenletnek:

P = nRT / V

Megfigyelhető, hogy az egyenlet semmilyen változót nem tekinti struktúrának vagy molekulatömegnek; sem azt vizsgálja, hogy a gázmolekulák hogyan hatnak egymásra a rendszer által meghatározott térben.

A hőmérséklet és a nyomás korlátozott tartományában minden gáz egyenlő; emiatt bizonyos mértékig feltételezhető, hogy betartják az ideális gázok egyenletét. Így ebből az egyenletből meghatározható a gázok több tulajdonsága, köztük a fajlagos térfogat.

Ennek tisztázásához szükséges az egyenlet sűrűségváltozók (tömeg és térfogat) kifejezése. A mólokat n jelöli, és ezek a gáz tömegének a molekulatömeggel (m / M) való megosztását eredményezik..

Ha az egyenletben m-es változó tömeg van, ha térfogatban van osztva, akkor a sűrűség elérhető; innen elegendő a sűrűség törlése, majd az egyenlet mindkét oldalának "flip" -je. Ezáltal a fajlagos térfogatot végül meghatározzuk.

Az alsó kép mindegyik lépést szemlélteti, hogy elérjük az ideális gáz konkrét térfogatának végső kifejeződését.

referenciák

  1. Wikipedia. (2018). Speciális térfogat. Készült: en.wikipedia.org
  2. Study.com. (2017. augusztus 21.). Mi az a speciális kötet? - Meghatározás, képlet és egységek: study.com
  3. NASA. (2015. május 5.). Speciális kötet Szedve: grc.nasa.gov
  4. Michael J. Moran és Howard N. Shapiro. (2004). A műszaki termodinamika alapjai. (2. kiadás). Szerkesztői Reverté, 13. oldal.
  5. 1. téma: Termodinamikai fogalmak. [PDF]. Készült: 4.tecnun.es
  6. TLV. (2018). Fő alkalmazások a Steam számára. Megvették: tlv.com