Specifična prostornina je opredeljeno kot število kubičnih metrov, ki jih zaseda en kilogram zadeva. To je razmerje prostornine materiala do njegovega maša, ki je enak vzajemnemu gostota. Z drugimi besedami, specifična prostornina je obratno sorazmerna z gostoto. Specifična prostornina se lahko izračuna ali izmeri za vsako stanje snovi, vendar se najpogosteje uporablja pri izračunih, ki vključujejo plini.
Standardna enota za specifično prostornino je kubičnih metrov na kilogram (m)3/ kg), čeprav se lahko izrazi v mililitrih na gram (ml / g) ali kubičnih nogah na funt (ft3/lb).
Notranji in intenzivni
"Specifični" del določene prostornine pomeni, da je izražen v enoti mase. Je lastnost materije, kar pomeni, da ni odvisna od velikosti vzorca. Prav tako je specifična prostornina intenzivna lastnost materije na to ne vpliva, koliko snovi obstaja ali kje je bila vzorčena.
Formule specifičnih količin
Za izračun specifične prostornine (ν) obstajajo tri običajne formule:
- ν = V / m kjer je V prostornina in m masa
- ν = 1 /ρ = ρ-1 kjer je ρ gostota
- ν = RT / PM = RT / P kjer je R ideal plinska konstanta, T je temperatura, P je tlak in M je molarnost
Druga enačba se običajno uporablja za tekočine in trdne snovi, ker so razmeroma nestisljive. Enačba se lahko uporablja pri ravnanju s plini, vendar se lahko gostota plina (in njegova specifična prostornina) dramatično spremeni z rahlim zvišanjem ali znižanjem temperature.
Tretja enačba velja samo za idealni plini ali do pravih plinov pri sorazmerno nizkih temperaturah in tlakih, ki ustrezajo idealnim plinom.
Tabela skupnih specifičnih prostorninskih vrednosti
Inženirji in znanstveniki se običajno sklicujejo na tabele s specifičnimi vrednostmi prostornine. Te reprezentativne vrednosti so za standardno temperaturo in tlak (STP), kar je temperatura 0 ° C (273,15 K, 32 ° F) in tlak 1 atm.
| Snov | Gostota | Specifična prostornina |
|---|---|---|
| (kg / m)3) | (m3/kg) | |
| Zrak | 1.225 | 0.78 |
| Led | 916.7 | 0.00109 |
| Voda (tekoča) | 1000 | 0.00100 |
| Slana voda | 1030 | 0.00097 |
| Živo srebro | 13546 | 0.00007 |
| R-22 * | 3.66 | 0.273 |
| Amoniak | 0.769 | 1.30 |
| Ogljikov dioksid | 1.977 | 0.506 |
| Klor | 2.994 | 0.334 |
| Vodik | 0.0899 | 11.12 |
| Metan | 0.717 | 1.39 |
| Dušik | 1.25 | 0.799 |
| Par * | 0.804 | 1.24 |
Snovi, označene z zvezdico (*), niso na STP.
Ker materiali niso vedno v standardnih pogojih, obstajajo tudi tabele za materiale, ki navajajo posebne vrednosti prostornine v območju temperatur in tlakov. Najdete lahko podrobne tabele za zrak in paro.
Uporaba specifične prostornine
Specifični volumen se najpogosteje uporablja v inženirstvu in v termodinamičnih izračunih za fiziko in kemijo. Uporablja se za napovedovanje obnašanja plinov, ko se pogoji spremenijo.
Razmislite o zrakotesni komori, ki vsebuje določeno število molekul:
- Če se komora širi, medtem ko število molekul ostane konstantno, se gostota plina zmanjša in specifični volumen poveča.
- Če se prekat skrči, medtem ko število molekul ostane konstantno, se gostota plina poveča in specifična prostornina se zmanjša.
- Če je prostornina komore med odstranjevanjem nekaterih molekul konstantna, se gostota zmanjša in specifični volumen poveča.
- Če je prostornina komore stalna, medtem ko dodamo nove molekule, se gostota poveča in specifični volumen zmanjša.
- Če se gostota podvoji, se njen specifični volumen prepolovi.
- Če se specifična prostornina podvoji, se gostota prepolovi.
Specifična prostornina in specifična teža
Če sta znani specifični količini dveh snovi, se lahko ti podatki uporabijo za izračun in primerjavo njihove gostote. Primerjava gostote pridelkov specifična težnost vrednote. Ena aplikacija specifične teže je napovedati, ali bo snov plavala ali potonila, če jo namestimo na drugo snov.
Na primer, če ima snov A določen volumen 0,358 cm3/ g in snov B ima specifično prostornino 0,374 cm3/ g, če vzamemo obratno vrednost, dobimo gostoto. Tako je gostota A 2,79 g / cm3 in gostota B je 2,67 g / cm3. Specifična teža v primerjavi z gostoto od A do B je 1,04 ali specifična teža B v primerjavi z A je 0,95. A je gostejši od B, zato bi A potonil v B ali B bi lebdel na A.
Primer izračuna
Znano je, da je tlak vzorca pare 2500 lbf / in2 pri temperaturi 1960 Rankin. Če je plinska konstanta 0,596, kolikšen je specifični volumen pare?
ν = RT / P
ν = (0,596) (1960) / (2500) = 0,467 palca3/lb
Viri
- Moran, Michael (2014). Osnove inženirske termodinamike, 8. izd. Wiley. ISBN 978-1118412930.
- Silverthorn, Dee (2016). Človeška fiziologija: celostni pristop. Pearson. ISBN 978-0-321-55980-7.
- Walker, Jear (2010) l. Osnove fizike, 9. izd. Počitnice. ISBN 978-0470469088.