Özgül hacim her bir eleman ya da malzemenin karakteristik yoğun bir özelliktir. Matematiksel olarak belirli bir miktarda maddenin (bir kilogram veya bir gram) kapladığı hacim arasındaki ilişki olarak tanımlanır; başka bir deyişle, yoğunluğun tersidir.
Yoğunluk, 1 mL maddenin ağırlığını (sıvı, katı, gaz veya homojen veya heterojen bir karışım) gösterirken, özgül hacim, 1 g (veya 1 kg) onu kaplayan hacmi ifade eder. Bu nedenle, bir maddenin yoğunluğunu bilmek, özgül hacmini belirlemek için karşılıklı hesaplamak yeterlidir.
"Spesifik" kelimesi neyi ifade eder? Herhangi bir özelliğin spesifik olduğu söylendiğinde, bunun, geniş bir özellikten (kütleye bağlı olan) yoğun bir özelliğe (sistemin tüm noktalarında sürekli) dönüşümüne izin veren bir kütle fonksiyonu olarak ifade edildiği anlamına gelir.
Özgül hacim normal olarak eksprese edildiği birimleri (m 3 / kg) ya da (cm- 3 / g) eklenmiştir. Bununla birlikte, bu özellik kütleye bağlı olmasa da, madde üzerindeki sıcaklık veya basınç gibi diğer değişkenlere bağlıdır. Bu, bir gram maddenin daha yüksek sıcaklıklarda daha fazla hacim kaplamasına neden olur.
Suyun
İlk resimde, sıvının yüzeyine karışmak üzere olan bir damla su görebilirsiniz. Doğal olarak bir madde olduğu için kütlesi diğerleri gibi hacim kaplar. Bu makroskopik hacim, hacmin ve moleküllerinin etkileşimlerinin bir ürünüdür.
Su molekülü kimyasal formüle lH sahip 2 yaklaşık 18 g / mol arasında bir moleküler kütleye sahip, O,. Sunduğu yoğunluklar da sıcaklığa bağlıdır ve makro ölçekte moleküllerinin dağılımının mümkün olduğunca homojen olduğu kabul edilir.
T sıcaklığında yoğunluk değerleri ρ ile spesifik sıvı su hacmini hesaplamak için aşağıdaki formülü uygulamak yeterlidir:
v = (1 / ρ)
Bir piknometre kullanılarak suyun yoğunluğu deneysel olarak belirlenerek ve ardından matematiksel hesaplama yapılarak hesaplanır. Her maddenin molekülleri birbirinden farklı olduğu için ortaya çıkan özgül hacim de farklı olacaktır.
Geniş bir sıcaklık aralığında su yoğunluğu 0.997 kg / ise 3 , kendi özgül hacim 1.003 m 3 / kg arasındadır.
Havadan
Hava homojen bir gaz karışımıdır ve esas olarak nitrojenden (% 78), ardından oksijenden (% 21) ve son olarak da dünya atmosferindeki diğer gazlardan oluşur. Yoğunluğu, verimli bir şekilde etkileşmeyen ve her yöne yayılmayan tüm bu molekül karışımlarının makroskopik bir ifadesidir.
Maddenin sürekli olduğu varsayıldığından, bir kapta yayılması bileşimini değiştirmez. Yine, açıklanan sıcaklık ve basınç koşullarında yoğunluk ölçülerek, 1 g havanın hangi hacimde olduğu belirlenebilir.
Spesifik hacim 1 / ρ olduğundan ve ρ'sı sudan daha küçük olduğundan, spesifik hacmi daha büyüktür.
Bu gerçeğin açıklaması, su ile havanın moleküler etkileşimlerine dayanmaktadır; ikincisi, nem durumunda bile, çok soğuk sıcaklıklara ve yüksek basınçlara maruz kalmadıkça yoğunlaşmaz.
Buhardan
Aynı koşullar altında, bir gram buhar, bir gram havanın hacminden daha büyük bir hacmi kaplar mı? Gaz halindeki hava sudan daha yoğundur, çünkü su moleküllerinden farklı olarak yukarıda bahsedilen gazların bir karışımıdır.
Özgül hacim yoğunluğun tersi olduğundan, bir gram buhar, bir gram havadan daha fazla hacim kaplar (daha az yoğundur).
Buharın bir akışkan olarak fiziksel özellikleri, birçok endüstriyel süreçte çok önemlidir: ısı eşanjörlerinin içinde, nemi artırmak için, temiz makineler vb.
Endüstrilerde büyük miktarlarda buharla çalışırken, özellikle sıvıların mekaniğiyle ilgili olarak dikkate alınması gereken birçok değişken vardır.
Azot
Diğer gazlar gibi yoğunluğu da önemli ölçüde basınca (katı ve sıvılardan farklı olarak) ve sıcaklığa bağlıdır. Bu nedenle, özgül hacmi için değerler bu değişkenlere göre değişir. Bu nedenle, sistemi yoğun özellikler açısından ifade etmek için özgül hacmini belirleme ihtiyacı vardır.
Deneysel değerler olmadan, moleküler akıl yürütme yoluyla, nitrojenin yoğunluğunu diğer gazların yoğunluğuyla karşılaştırmak zordur. Azot molekülü doğrusaldır (N≡N) ve suyunki köşelidir.
Bir "çizgi", "bumerang" dan daha az hacim kapladığından, yoğunluk (m / V) tanımına göre nitrojenin sudan daha yoğun olması beklenebilir. 1,2506 Kg / m bir yoğunluğa kullanılarak 3 , bu değer ölçülmüştür koşullar spesifik hacim 0,7996 m 3 / kg; bu sadece tersidir (1 / ρ).
İdeal gazın
İdeal gaz, denkleme uyan gazdır:
P = nRT / V
Denklemin moleküler yapı veya hacim gibi herhangi bir değişkeni dikkate almadığı görülebilir; sistem tarafından tanımlanan bir alanda gaz moleküllerinin birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğini de dikkate almaz.
Sınırlı bir sıcaklık ve basınç aralığında, tüm gazlar aynı şekilde "davranır"; bu nedenle ideal gaz denklemine uyduklarını varsaymak bir dereceye kadar geçerlidir. Böylece, bu denklemden, spesifik hacim dahil olmak üzere gazların çeşitli özellikleri belirlenebilir.
Çözmek için denklemi yoğunluk değişkenleri cinsinden ifade etmek gerekir: kütle ve hacim. Moller n ile temsil edilir ve bunlar, gaz kütlesinin moleküler kütlesine (m / M) bölünmesinin sonucudur.
Denklemdeki değişken kütle m alınarak hacme bölünürse yoğunluk elde edilebilir; Buradan yoğunluğu temizlemek ve ardından denklemin her iki tarafını da "çevirmek" yeterlidir. Bunu yaparak, belirli hacim nihayet belirlenir.
Aşağıdaki resim, ideal bir gazın spesifik hacminin nihai ifadesine ulaşmak için her bir adımı göstermektedir.
Referanslar
- Vikipedi. (2018). Özgül hacim. Alınan: en.wikipedia.org
- Study.com. (21 Ağustos 2017). Spesifik Hacim nedir? - Tanım, Formül ve Alındığı Birimler: study.com
- TENCERE. (5 Mayıs 2015). Spesifik Hacim. Grc.nasa.gov adresinden alındı
- Michael J. Moran ve Howard N. Shapiro. (2004). Teknik termodinamiğin temelleri. (2. Baskı). Editoryal Reverté, sayfa 13.
- Ünite 1: Termodinamik kavramları. . Alındığı yer: 4. tecnun.es
- TLV. (2018). Steam için Ana Uygulamalar. Alındığı: tlv.com