Specifický objem: definice, vzorce, příklady

Specifický objem je definován jako počet metrů krychlových obsazených jedním kilogramem hmota. Je to poměr objemu materiálu k jeho Hmotnost, což je stejné jako jeho reciproční hustota. Jinými slovy, specifický objem je nepřímo úměrný hustotě. Specifický objem lze vypočítat nebo změřit pro jakýkoli stav hmoty, ale nejčastěji se používá při výpočtech zahrnujících plyny.

Standardní jednotka pro specifický objem je metry krychlové na kilogram (m³/ kg), ačkoli to může být vyjádřeno v mililitrech na gram (ml / g) nebo kubických stopách za libru (ft)³/lb).

„Specifická“ část specifického objemu znamená, že je vyjádřena v jednotkové hmotnosti. Je to vnitřní vlastnictví hmoty, což znamená, že nezávisí na velikosti vzorku. Podobně je specifický objem intenzivní vlastností hmoty to není ovlivněno tím, kolik látky existuje nebo kde byla odebrána vzorek.

Pro výpočet měrného objemu (ν) se používají tři běžné vzorce:

1. v = V / m kde V je objem am je hmotnost
instagram viewer
2. ν = 1 /ρ = ρ^-1 kde ρ je hustota
3. v = RT / PM = RT / P kde R je ideální plynová konstanta, T je teplota, P je tlak a M je molarita

Druhá rovnice je obvykle aplikována na kapaliny a pevné látky, protože jsou relativně nestlačitelné. Rovnice může být použita při zacházení s plyny, ale hustota plynu (a jeho specifický objem) se může dramaticky změnit s mírným zvýšením nebo snížením teploty.

Třetí rovnice platí pouze pro ideální plyny nebo na skutečné plyny při relativně nízkých teplotách a tlacích, které se blíží ideálním plynům.

Inženýři a vědci obvykle odkazují na tabulky hodnot specifických objemů. Tyto reprezentativní hodnoty platí pro standardní teplotu a tlak (STP), což je teplota 0 ° C (273,15 K, 32 ° F) a tlak 1 atm.

Látky označené hvězdičkou (*) nejsou na STP.

Protože materiály nejsou vždy ve standardních podmínkách, existují také tabulky pro materiály, které uvádějí specifické hodnoty objemu v rozsahu teplot a tlaků. Najdete podrobné tabulky pro vzduch a páru.

Specifický objem se nejčastěji používá ve strojírenství a ve výpočtech termodynamiky pro fyziku a chemii. Používá se k předpovídání chování plynů při změně podmínek.

Zvažte vzduchotěsnou komoru obsahující určitý počet molekul:

• Pokud se komora rozšiřuje, zatímco počet molekul zůstává konstantní, hustota plynu klesá a měrný objem se zvyšuje.
• Pokud se komora stahuje, zatímco počet molekul zůstává konstantní, hustota plynu se zvyšuje a měrný objem klesá.
• Pokud je objem komory udržován konstantní, zatímco jsou některé molekuly odstraněny, hustota se snižuje a měrný objem se zvyšuje.
• Pokud je objem komory při přidávání nových molekul konstantní, hustota se zvyšuje a měrný objem klesá.
• Pokud se hustota zdvojnásobí, její specifický objem se sníží na polovinu.
• Pokud se specifický objem zdvojnásobí, hustota se sníží na polovinu.

Jsou-li známy specifické objemy dvou látek, lze tyto informace použít k výpočtu a porovnání jejich hustot. Porovnání výtěžků hustoty specifická gravitace hodnoty. Jednou aplikací specifické gravitace je předpovědět, zda se látka při umístění na jinou látku vznáší nebo klesá.

Například pokud má látka A měrný objem 0,358 cm³/ g a látka B má měrný objem 0,374 cm³/ g, inverzí každé hodnoty se získá hustota. Hustota A je tedy 2,79 g / cm³ a hustota B je 2,67 g / cm³. Měrná hmotnost při porovnání hustoty A až B je 1,04 nebo měrná hmotnost B ve srovnání s A je 0,95. A je hustší než B, takže A klesne do B nebo B by vznáší na A.

Je známo, že tlak vzorku páry je 2500 lbf / in² při teplotě 1960 Rankine. Pokud je plynová konstanta 0,596, jaký je specifický objem páry?

v = RT / P

v = (0,596) (1960) / (2500) = 0,467 palce³/lb

• Moran, Michael (2014). Základy technické termodynamiky8. ed. Wiley. ISBN 978-1118412930.
• Silverthorn, Dee (2016). Fyziologie člověka: integrovaný přístup. Pearson. ISBN 978-0-321-55980-7.
• Walker, Jear (2010) l. Základy fyziky, 9. vydání. Halliday. ISBN 978-0470469088.