נפח ספציפי מים, אוויר, אדי, חנקן גז אידיאלי

ה נפח ספציפי זהו מאפיין אינטנסיבי המאפיין כל אלמנט או חומר. זה מוגדר מתמטית כמו היחס בין נפח שנכבשו על ידי כמות מסוימת של חומר (ק"ג או גרם); במילים אחרות, הוא הדדי של צפיפות.

הצפיפות מציינת עד כמה 1 מ"ל של חומר שוקל (נוזלי, מוצק, גזי או תערובת הומוגנית או הטרוגנית), ואילו נפח ספציפי מתייחס נפח התופס 1 גרם (או 1 ק"ג) של זה. לכן, לדעת את הצפיפות של חומר, זה מספיק כדי לחשב את הדדי כדי לקבוע את נפח ספציפי.

כיצד מתייחסת המילה "ספציפי"? כאשר כל נכס הוא אמר להיות ספציפי, זה אומר שזה בא לידי ביטוי כפונקציה של המונית, אשר מאפשר את השינוי שלה מן רכוש נרחב (זה תלוי המסה) כדי רכוש אינטנסיבי (רציף בכל נקודות המערכת)..

היחידות בהן מתבטא הנפח הספציפי הן (m³/ Kg) או (cm³/ g). עם זאת, למרות שהמאפיין הזה אינו תלוי במסה, הוא תלוי במשתנים אחרים, כגון טמפרטורה או לחץ על החומר. זה גורם גרם של חומר לכבוש יותר נפח בטמפרטורות גבוהות.

אינדקס

• 1 מים
• 2 מהאוויר
• 3 קיטור
• 4 חנקן
• 5 של הגז האידיאלי
• 6 הפניות

מן המים

בתמונה הראשונה ניתן לראות טיפה של מים על מנת לערבב עם פני השטח של הנוזל. כי, כמובן, זה חומר, המסה שלו תופסת נפח כמו כל האחרים. נפח מאקרוסקופי זה הוא תוצר של נפח האינטראקציות של המולקולות שלו.

למולקולת המים יש נוסחה כימית₂או, עם מסה מולקולרית של 18g / mol כ. הצפיפות שהיא מציבה תלויה גם בטמפרטורה, ובמקרוסקל זה נחשב שההפצה של המולקולות שלה היא הומוגנית ככל האפשר.

עם ערכי צפיפות ρ בטמפרטורה T, כדי לחשב את נפח מסוים של מים נוזליים זה מספיק כדי ליישם את הנוסחה הבאה:

v = (1 / ρ)

זה מחושב על ידי קביעת הניסוי של צפיפות המים באמצעות pyknometer ואז ביצוע חישוב מתמטי. בגלל המולקולות של כל חומר הם שונים זה מזה, כך יהיה נפח ספציפי וכתוצאה מכך.

אם צפיפות המים על פני טווח רחב של טמפרטורות היא 0.997 ק"ג / מ '³, נפח ספציפי שלה הוא 1,003 מ '³/ ק"ג.

מהאוויר

האוויר הוא תערובת גז הומוגנית, המורכבת בעיקר חנקן (78%), ואחריו חמצן (21%) ולבסוף על ידי גזים אחרים של האטמוספירה של כדור הארץ. הצפיפות שלה היא ביטוי מאקרוסקופי של כל תערובת של מולקולות, אשר אינן פועלות ביעילות ומתרבות בכל הכיוונים.

כי ההנחה היא כי החומר הוא רציף, התפשטות שלה במיכל אינו משנה את הרכב. שוב, על ידי מדידת צפיפות בתנאים המתוארים של טמפרטורה ולחץ, ניתן לקבוע איזה נפח תופסת 1 גרם של אוויר.

מכיוון שהנפח הספציפי הוא 1 / ρ, ו ρ שלו קטן יותר מזה של מים, אז הנפח הספציפי שלו גדול יותר.

ההסבר לעובדה זו מבוסס על האינטראקציות המולקולריות של אינטראקציות מים לעומת אוויר; זה האחרון, אפילו במקרה של לחות, אינו מתעבות אלא אם כן חשופים לטמפרטורות קרות מאוד ולחצים גבוהים.

קיטור

תחת אותם תנאים יהיה גרם של אדים לכבוש נפח גדול מזה של גרם של אוויר? האוויר הוא צפוף יותר מאשר מים בשלב הגז, כי זה תערובת של גזים שהוזכרו לעיל, בניגוד למולקולות מים.

כאשר נפח מסוים הוא הפוך של צפיפות, גרם אחד של אדי תופסת נפח יותר (הוא פחות צפוף) מאשר גרם אחד של אוויר.

התכונות הפיסיקליות של אדים כמו נוזל הם הכרחיים בתהליכים תעשייתיים רבים: בתוך מחליפי חום, כדי להגדיל את הלחות, מכונות נקיות, בין היתר יותר.

ישנם משתנים רבים שיש לקחת בחשבון בעת ​​טיפול כמויות גדולות של קיטור בתוך התעשייה, במיוחד לגבי מכניקה של נוזלים..

חנקן

כמו שאר הגזים, צפיפותם תלויה במידה רבה בלחץ (בניגוד למוצקים ולנוזלים) ולטמפרטורה. לכן, הערכים עבור נפח ספציפי שלהם להשתנות בהתאם משתנים אלה. מכאן עולה הצורך לקבוע את הנפח הספציפי שלו כדי לבטא את המערכת במונחים של תכונות אינטנסיביות.

ללא ערכים ניסיוניים, באמצעות חשיבה מולקולארית, קשה להשוות את צפיפות החנקן לזו של גזים אחרים. מולקולת החנקן היא ליניארית (NNN) ומולקולת המים זוויתית.

בתור "קו" תופסת פחות נפח מאשר "בומרנג", אז זה יכול להיות צפוי כי על ידי הגדרת צפיפות (מ / V) החנקן הוא צפוף יותר מים. באמצעות צפיפות של 1.2506 ק"ג / מ '³, הנפח הספציפי לתנאים שבהם נמדד ערך זה הוא 0.7996 מ '³/ Kg; זה פשוט הדדי (1 / ρ).

של הגז האידיאלי

הגז האידיאלי הוא אחד שמציית למשוואה:

P = nRT / V

ניתן לראות כי המשוואה אינה מתייחסת לכל משתנה כאל מבנה או נפח מולקולרי; וגם לא לשקול כיצד מולקולות הגז אינטראקציה אחד עם השני בחלל שהוגדר על ידי המערכת.

בטווח מוגבל של טמפרטורות ולחצים, כל הגזים "מתנהגים" שווים; מסיבה זו היא תקפה במידה מסוימת להניח שהם מצייתים למשוואה של גזים אידיאליים. לכן, מתוך משוואה זו ניתן לקבוע מספר מאפיינים של הגזים, ביניהם נפח ספציפי.

כדי לנקות אותו, יש צורך לבטא את המשוואה במונחים של משתני צפיפות: מסה ונפח. השומות מיוצגות על ידי n, ואלה הן תוצאה של חלוקת מסת הגז על ידי המסה המולקולרית (m / M).

לאחר המסה m המשתנה במשוואה, אם היא מחולקת בנפח, ניתן להשיג את הצפיפות; מכאן זה מספיק כדי לנקות את צפיפות ואז "להעיף" את שני הצדדים של המשוואה. בדרך זו, נפח מסוים נקבע לבסוף.

התמונה התחתונה ממחישה כל אחד מהשלבים כדי להגיע לביטוי הסופי של נפח ספציפי של גז אידיאלי.

הפניות

1. ויקיפדיה. (2018). נפח ספציפי. מתוך: en.wikipedia.org
2. . (21 באוגוסט 2017). מהו נפח ספציפי? - הגדרה, פורמולה & יחידות נלקח מ:
3. נאס"א (05 במאי 2015). נפח ספציפי נלקח מתוך: grc.nasa.gov
4. מיכאל מורן והוורד נ 'שפירא. (2004). יסודות של תרמודינמיקה טכנית. (מהדורה שנייה). עריכה Reverté, עמוד 13.
5. נושא 1: מושגים של תרמודינמיקה. [PDF] נלקח מ: 4.tecnun.es
6. TLV. (2018). יישומים עיקריים עבור Steam. נלקח מ: tlv.com