Wat is een specifiek volume?
Share
Specifiek volume wordt gedefinieerd als het aantal kubieke meter bezet door één kilogram materie. Het is de verhouding van het volume van een materiaal tot zijn massa, die hetzelfde is als de wederkerige dichtheid. Met andere woorden, het specifieke volume is omgekeerd evenredig met de dichtheid. Het specifieke volume kan voor elke materietoestand worden berekend of gemeten, maar wordt meestal gebruikt in berekeningen met gassen.
De standaardeenheid voor specifiek volume is kubieke meter per kilogram (m3/ kg), hoewel het kan worden uitgedrukt in milliliters per gram (ml / g) of kubieke voet per pond (ft3/pond).
Intrinsiek en intensief
Het "specifieke" deel van het specifieke volume betekent dat het wordt uitgedrukt in termen van eenheidsmassa. Het is een intrinsiek eigendom van materie, wat betekent dat het niet afhankelijk is van de steekproefomvang. Evenzo is een specifiek volume een intensieve eigendom van materie die niet wordt beïnvloed door hoeveel van een stof bestaat of waar deze is bemonsterd.
Specifieke volumeformules
Er zijn drie algemene formules die worden gebruikt om het specifieke volume (ν) te berekenen:
- v = V / m waarbij V volume is en m massa is
- ν = 1 / ρ = ρ-1 waarbij ρ dichtheid is
- v = RT / PM = RT / P waarbij R de ideale gasconstante is, T temperatuur is, P druk is en M molariteit is
De tweede vergelijking wordt meestal toegepast op vloeistoffen en vaste stoffen omdat ze relatief niet samendrukbaar zijn. De vergelijking kan worden gebruikt bij het omgaan met gassen, maar de dichtheid van een gas (en zijn specifieke volume) kan dramatisch veranderen met een lichte stijging of daling van de temperatuur.
De derde vergelijking is alleen van toepassing op ideale gassen of op reële gassen bij relatief lage temperatuur en drukken die ideale gassen benaderen.
Tabel met gemeenschappelijke specifieke volumewaarden
Ingenieurs en wetenschappers verwijzen meestal naar tabellen met specifieke volumewaarden. Deze representatieve waarden zijn voor standaard temperatuur en druk (STP), dat is een temperatuur van 0 ° C (273,15 K, 32 ° F) en een druk van 1 atm..
| Stof | Dichtheid | Specifiek volume |
|---|---|---|
| (Kg / m3) | (m3/kg) | |
| Lucht | 1.225 | 0.78 |
| Ijs | 916,7 | 0,00109 |
| Water (vloeistof) | 1000 | 0.00100 |
| Zout water | 1030 | 0,00097 |
| Kwik | 13546 | 0.00007 |
| R-22 * | 3.66 | 0,273 |
| ammonia | 0.769 | 1.30 |
| Kooldioxide | 1.977 | 0,506 |
| Chloor | 2.994 | 0,334 |
| Waterstof | 0,0899 | 11.12 |
| methaan | 0,717 | 1.39 |
| Stikstof | 1.25 | 0.799 |
| Stoom* | 0.804 | 1.24 |
Stoffen gemarkeerd met een asterisk (*) staan niet op STP.
Omdat materialen niet altijd onder standaardcondities zijn, zijn er ook tabellen voor materialen die specifieke volumewaarden over een bereik van temperaturen en drukken weergeven. U vindt gedetailleerde tabellen voor lucht en stoom.
Gebruik van specifiek volume
Specifiek volume wordt meestal gebruikt in engineering en in thermodynamische berekeningen voor fysica en chemie. Het wordt gebruikt om voorspellingen te doen over het gedrag van gassen wanneer de omstandigheden veranderen.
Overweeg een luchtdichte kamer met een bepaald aantal moleculen:
- Als de kamer uitzet terwijl het aantal moleculen constant blijft, neemt de gasdichtheid af en neemt het specifieke volume toe.
- Als de kamer samentrekt terwijl het aantal moleculen constant blijft, neemt de gasdichtheid toe en neemt het specifieke volume af.
- Als het volume van de kamer constant wordt gehouden terwijl sommige moleculen worden verwijderd, neemt de dichtheid af en neemt het specifieke volume toe.
- Als het volume van de kamer constant wordt gehouden terwijl nieuwe moleculen worden toegevoegd, neemt de dichtheid toe en neemt het specifieke volume af.
- Als de dichtheid verdubbelt, wordt het specifieke volume ervan gehalveerd.
- Als het specifieke volume verdubbelt, wordt de dichtheid gehalveerd.
Specifiek volume en soortelijk gewicht
Als de specifieke volumes van twee stoffen bekend zijn, kan deze informatie worden gebruikt om hun dichtheden te berekenen en te vergelijken. Het vergelijken van dichtheid levert specifieke zwaartekrachtwaarden op. Een toepassing van soortelijk gewicht is om te voorspellen of een stof zal drijven of zinken wanneer deze op een andere stof wordt geplaatst.
Als stof A bijvoorbeeld een specifiek volume van 0,358 cm heeft3/ g en stof B heeft een specifiek volume 0,374 cm3/ g, waarbij de inverse van elke waarde wordt verkregen, levert de dichtheid op. Aldus is de dichtheid van A 2,79 g / cm3 en de dichtheid van B is 2,67 g / cm3. Het soortelijk gewicht, waarbij de dichtheid van A tot B wordt vergeleken, is 1,04 of het soortelijk gewicht van B vergeleken met A is 0,95. A is dichter dan B, dus A zou in B zinken of B zou op A drijven.
Voorbeeld berekening
Het is bekend dat de druk van een stoommonster 2500 lbf / in is2 bij een temperatuur van 1960 Rankine. Als de gasconstante 0,596 is, wat is het specifieke volume van de stoom?
v = RT / P
v = (0,596) (1960) / (2500) = 0,467 in3/pond
bronnen
- Moran, Michael (2014). Fundamentals of Engineering Thermodynamics, 8e editie Wiley. ISBN 978-1118412930.
- Silverthorn, Dee (2016). Menselijke fysiologie: een geïntegreerde aanpak. Pearson. ISBN 978-0-321-55980-7.
- Walker, Jear (2010) l. Fundamentals of Physics, 9e editie. Halliday. ISBN 978-0470469088 .
