Specifický objem - Specific volume

v termodynamika, konkrétní objem látky (symbol: ${ displaystyle nu}$ ) je vnitřní vlastnictví látky, definované jako poměr látky objem (V) k jeho Hmotnost (m). Je to vzájemné hustota (${ displaystyle rho}$ ):

${ displaystyle nu = { frac {V} {m}} = rho ^ {- 1}}$

Specifický objem je definován jako počet metrů krychlových obsazených jedním kilogramem konkrétní látky. Standardní jednotka je metr krychlový na kilogram ${ displaystyle left ({ text {m}} ^ {3} / { text {kg}} right)}$, ale zahrnují i ​​další jednotky ${ displaystyle { frac {{ text {m}} ^ {3}} { text {kg}}}}$, ${ displaystyle { frac {{ text {ft}} ^ {3}} { text {lb}}}}$, ${ displaystyle { frac {{ text {ft}} ^ {3}} { text {slimák}}}}$nebo ${ displaystyle { frac { text {ml}} { text {g}}}}$ .^[1]

Specifický objem pro ideální plyn souvisí s plynová konstanta (R) a plyn teplota (T), tlak (P) a molární hmotnost (M), jak je znázorněno:

Od té doby ${ displaystyle PV = {nRT}}$ a ${ displaystyle n = { frac {m} {M}}}$

${ displaystyle nu = { frac {V} {m}} = { frac {RT} {PM}}}$

Aplikace

Specifický objem se běžně používá pro:

• Molární objem
• Objem (termodynamika)
• Částečný molární objem

Představte si vzduchotěsnou komoru s proměnným objemem, která obsahuje určitý počet atomů plynného kyslíku. Zvažte následující čtyři příklady:

• Pokud je komora zmenšena bez vpouštění nebo odvodu plynu, zvyšuje se hustota a snižuje se měrný objem.
• Pokud se komora roztahuje bez vpouštění nebo odvodu plynu, hustota klesá a měrný objem se zvyšuje.
• Pokud velikost komory zůstává konstantní a vstřikují se nové atomy plynu, zvyšuje se hustota a snižuje se specifický objem.
• Pokud velikost komory zůstává konstantní a některé atomy jsou odstraněny, hustota klesá a měrný objem se zvyšuje.

Specifický objem je vlastnost materiálů definovaná jako počet metrů krychlových obsazených jedním kilogramem konkrétní látky. Standardní jednotka je metr krychlový na kilogram (m³/ kg nebo m³·kg⁻¹).

Někdy je měrný objem vyjádřen počtem kubických centimetrů obsazených jedním gramem látky. V tomto případě je jednotka centimetr krychlový na gram (cm³/ g nebo cm³·G⁻¹). Chcete-li převést m³/ kg na cm³/ g, vynásobte 1000; naopak, vynásobte 0,001.

Specifický objem je nepřímo úměrný hustotě. Pokud se hustota látky zdvojnásobí, její specifický objem vyjádřený ve stejných základních jednotkách se sníží na polovinu. Pokud hustota poklesne na 1/10 původní hodnoty, zvýší se specifický objem vyjádřený ve stejných základních jednotkách faktorem 10.

Hustota plynů se mění s nepatrnými změnami teploty, zatímco hustoty kapalin a pevných látek, které jsou obecně považovány za nestlačitelné, se budou měnit jen velmi málo. Specifický objem je inverzní k hustotě látky; proto je nutné při řešení situací zahrnujících plyny pečlivě zvážit. Malé změny teploty budou mít znatelný vliv na konkrétní objemy.

Průměrná hustota lidské krve je 1060 kg / m³. Specifický objem, který koreluje s touto hustotou, je 0,00094 m³/kg. Všimněte si, že průměrný měrný objem krve je téměř totožný s objemem vody: 0,00100 m³/kg.^[2]

Příklady použití

Pokud se člověk rozhodne určit specifický objem ideálního plynu, jako je například přehřátá pára, pomocí rovnice${ displaystyle nu = { frac {RT} {P}}}$kde je tlak 2500 lbf / in², R je 0,596, teplota je 1960 Rankine. V takovém případě by se specifický objem rovnal 0,4672 palce³/ lb. Pokud se však teplota změní na 1160 Rankinů, měrný objem přehřáté páry by se změnil na 0,2765 v³/ lb, což je 59% celková změna.

Znalost konkrétních objemů dvou nebo více látek umožňuje najít užitečné informace pro určité aplikace. Pro látku X se specifickým objemem 0,657 cm³/ g a látka Y se specifickým objemem 0,374 cm³/ g, hustotu každé látky lze zjistit převrácením specifického objemu; látka X má proto hustotu 1,522 g / cm³ a látka Y má hustotu 2,673 g / cm³. S touto informací lze najít specifické hmotnosti každé látky ve vzájemném vztahu. Měrná hmotnost látky X vzhledem k Y je 0,569, zatímco měrná hmotnost Y vzhledem k X je 1,756. Pokud se tedy látka X umístí na Y, nepotopí se.^[3]

Tabulka společných konkrétních svazků

V tabulce níže jsou uvedeny hustoty a specifické objemy různých běžných látek, které mohou být užitečné. Hodnoty byly zaznamenány při standardní teplotě a tlaku, který je definován jako vzduch při 0 ° C (273,15 K, 32 ° F) a 1 atm (101,325 kN / m², 101,325 kPa, 14,7 psia, 0 psig, 30 in Hg, 760 torr).^[4]

* hodnoty nejsou brány při standardní teplotě a tlaku

Reference