Удельный объем

В термодинамике удельный объем вещества , определяемое как (символ: $ν$ , nu ) — это специфичное для массы внутреннее свойство вещества, отношение вещества объема ( $V$ ) к его массе ( $м$ ). Это обратная величина плотности $ρ$ ( rho ), а также она связана с молярным объемом и молярной массой :

\nu ={\frac {V}{m}}=\rho ^{-1}={\frac {\tilde {V}}{M}}

Стандартной единицей удельного объема является кубический метр на килограмм (м ³/кг), но другие единицы включают футы ³/фунт, фут ³/слизняк или мл/г. ^[1]

Удельный объем идеального газа связан с молярной газовой постоянной ( $R$ газа ) и температурой ( $T$ ), давлением ( $P$ ) и молярной массой ( $M$ ), как показано:

С $PV={nRT}$ и ${\textstyle n={\frac {m}{M}}}$

\nu ={\frac {V}{m}}={\frac {RT}{PM}}

Приложения

Удельный объем обычно применяется к:

Представьте себе герметичную камеру переменного объема, содержащую определенное количество атомов газообразного кислорода. Рассмотрим следующие четыре примера:

Если камеру сделать меньше, не пропуская или не пропуская газ, плотность увеличивается, а удельный объем уменьшается.
Если камера расширяется, не пропуская и не выпуская газ, плотность уменьшается, а удельный объем увеличивается.
Если размер камеры остается постоянным и инжектируются новые атомы газа, плотность увеличивается, а удельный объем уменьшается.
Если размер камеры остается постоянным и часть атомов удалена, плотность уменьшается, а удельный объем увеличивается.

Удельный объем – свойство материалов, определяемое как количество кубических метров, занимаемое одним килограммом определенного вещества. Стандартной единицей измерения является кубический метр на килограмм (м. ³/кг или м ³·кг ⁻¹).

Иногда удельный объем выражают количеством кубических сантиметров, занимаемых одним граммом вещества. В данном случае единицей измерения является кубический сантиметр на грамм (см ³/г или см ³·г ⁻¹). Чтобы преобразовать м ³/кг в см ³/г, умножить на 1000; и наоборот, умножьте на 0,001.

Удельный объем обратно пропорционален плотности. Если плотность вещества увеличивается вдвое, его удельный объем, выраженный в тех же основных единицах, уменьшается вдвое. Если плотность упадет до 1/10 своего прежнего значения, то удельный объем, выраженный в тех же основных единицах, увеличится в 10 раз.

Плотность газов изменяется даже при небольших изменениях температуры, тогда как плотности жидкостей и твердых тел, которые обычно считаются несжимаемыми, изменятся очень незначительно. Удельный объем обратен плотности вещества; поэтому при работе с ситуациями, связанными с газами, необходимо соблюдать осторожность. Небольшие изменения температуры окажут заметное влияние на удельные объемы.

Средняя плотность крови человека 1060 кг/м. ³. Удельный объем, соответствующий этой плотности, составляет 0,00094 м3. ³/кг. Обратите внимание, что средний удельный объем крови практически идентичен удельному объему воды: 0,00100 м3. ³/кг. ^[2]

Примеры применения

Если кто-то намеревается определить удельный объем идеального газа, такого как перегретый пар, используя уравнение ν = RT / P , где давление составляет 2500 фунтов силы/дюйм. ², R 0,596, температура 1960 °R . В этом случае удельный объем будет равен 0,4672 в. ³/фунт. Однако если температуру изменить до 1160°R , удельный объём перегретого пара изменится до 0,2765 дюйм. ³/фунт, что составляет общее изменение на 59%.

Знание удельных объемов двух и более веществ позволяет найти полезную информацию для определенных приложений. Для вещества Х с удельным объемом 0,657 см3. ³/г и вещество Y с удельным объемом 0,374 см3. ³/g, плотность каждого вещества можно найти, взяв обратную величину удельного объема; следовательно, вещество X имеет плотность 1,522 г/см. ³ а вещество Y имеет плотность 2,673 г/см. ³. С помощью этой информации можно определить удельный вес каждого вещества относительно друг друга. Удельный вес вещества X по отношению к Y равен 0,569, а удельный вес Y по отношению к X равен 1,756. Следовательно, вещество X не утонет, если его поместить на Y. ^[3]

Удельный объем растворов

Удельный объем неидеального раствора представляет собой сумму частичных удельных объемов компонентов:

\nu ={\frac {1}{\rho }}={\frac {\tilde {V}}{M}}=\sum _{i}w_{i}\cdot {\bar {\nu _{i}}}

М – молярная масса смеси.

Таблица общих удельных объемов

В таблице ниже показаны плотности и удельные объемы различных распространенных веществ, которые могут быть полезны. Значения были записаны при стандартной температуре и давлении, которое определяется как температура воздуха 0 °C (273,15 K, 32 °F) и 1 атм (101,325 кН/м). ², 101,325 кПа, 14,7 фунтов на квадратный дюйм, 0 фунтов на квадратный дюйм, 30 дюймов рт. ст., 760 торр). ^[4]

Название вещества	Плотность	Удельный объем ^{[ сомнительно – обсудить ]}
Название вещества	(кг/м ³)	(м ³/кг)
Воздух	1.225	0.816
Лед	916.7	0.00109
Вода (жидкость)	1000	0.00100
Соленая вода	1030	0.00097
Меркурий	13546	0.00007
Р-22*	3.66	0.273
Аммиак	0.769	1.30
Углекислый газ	1.977	0.506
хлор	2.994	0.334
Водород	0.0899	11.12
Метан	0.717	1.39
Азот	1.25	0.799
Пар*	0.804	1.24

* значения не взяты при стандартной температуре и давлении

Ссылки

^ Моран, Майкл (7 декабря 2010 г.). Основы технической термодинамики . Уайли. ISBN 978-0-470-49590-2 .
^ Сильверторн, Ди (2010). Физиология человека . Пирсон. ISBN 978-0-321-55980-7 .
^ Уокер, Джерл (6 апреля 2007 г.). Основы физики . Холлидей. ISBN 978-0-470-04472-8 .
^ «Ящик для инженерных инструментов» . Проверено 14 апреля 2013 г.

[1] Моран, Майкл (7 декабря 2010 г.). Основы технической термодинамики . Уайли. ISBN 978-0-470-49590-2 .

[2] Сильверторн, Ди (2010). Физиология человека . Пирсон. ISBN 978-0-321-55980-7 .

[3] Уокер, Джерл (6 апреля 2007 г.). Основы физики . Холлидей. ISBN 978-0-470-04472-8 .

[4] «Ящик для инженерных инструментов» . Проверено 14 апреля 2013 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

v т и кротов Концепции
Константы	постоянная Авогадро постоянная Больцмана Газовая постоянная
Физические величины	Массовая концентрация Молярная концентрация Моляльность Масса Объем Плотность Мольная доля Массовая доля Количество вещества Молярная масса Атомная масса Номер частицы Давление Термодинамическая температура Молярный объем Удельный объем
Законы	Закон Чарльза Закон Бойля Закон Гей-Люссака Комбинированный газовый закон Закон Авогадро Закон идеального газа