Ειδικός τόμος: ορισμός, τύποι, παραδείγματα

Συγκεκριμένη ένταση ορίζεται ως ο αριθμός κυβικών μέτρων που καταλαμβάνει ένα κιλό ύλη. Είναι ο λόγος του όγκου ενός υλικού προς τον μάζα, η οποία είναι η ίδια με την αμοιβαιότητα της πυκνότητα. Με άλλα λόγια, ο συγκεκριμένος όγκος είναι αντιστρόφως ανάλογος προς την πυκνότητα. Ο συγκεκριμένος όγκος μπορεί να υπολογιστεί ή να μετρηθεί για οποιαδήποτε κατάσταση της ύλης, αλλά χρησιμοποιείται συχνότερα σε υπολογισμούς που περιλαμβάνουν αερίων.

Η τυπική μονάδα για συγκεκριμένη ένταση είναι κυβικά μέτρα ανά χιλιόγραμμο (m³/ kg), αν και μπορεί να εκφράζεται σε χιλιοστόλιτρα ανά γραμμάριο (mL / g) ή κυβικά πόδια ανά λίβρα (ft³/lb).

Το "ειδικό" μέρος ενός συγκεκριμένου όγκου σημαίνει ότι εκφράζεται σε μονάδες μάζας. Είναι ένα εγγενή ιδιοκτησία της ύλης, πράγμα που σημαίνει ότι δεν εξαρτάται από το μέγεθος του δείγματος. Ομοίως, ο συγκεκριμένος όγκος είναι μια εντατική ιδιότητα της ύλης που δεν επηρεάζεται από το πόση ουσία υπάρχει ή από το πού έγινε η δειγματοληψία.

Υπάρχουν τρεις συνήθεις τύποι που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό του συγκεκριμένου όγκου (ν):

1. ν = V / m όπου V είναι όγκος και m είναι μάζα
2. ν = 1 /ρ = ρ^-1 όπου ρ είναι η πυκνότητα
3. ν = RT / ΡΜ = RT / Ρ όπου το R είναι το ιδανικό σταθερά αερίου, Τ είναι θερμοκρασία, P είναι πίεση, και M είναι η γραμμομοριακότητα

Η δεύτερη εξίσωση συνήθως εφαρμόζεται σε υγρά και στερεά επειδή είναι σχετικά ασυμπίεστα. Η εξίσωση μπορεί να χρησιμοποιηθεί όταν ασχολείται με αέρια, αλλά η πυκνότητα του αερίου (και ο συγκεκριμένος όγκος του) μπορεί να αλλάξει δραματικά με ελαφρά αύξηση ή μείωση της θερμοκρασίας.

Η τρίτη εξίσωση ισχύει μόνο για ιδανικά αέρια ή σε πραγματικά αέρια σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες και πιέσεις που προσεγγίζουν ιδανικά αέρια.

Οι μηχανικοί και οι επιστήμονες συνήθως αναφέρονται σε πίνακες συγκεκριμένων τιμών όγκου. Αυτές οι αντιπροσωπευτικές τιμές είναι για την τυπική θερμοκρασία και πίεση (STP), η οποία είναι θερμοκρασία 0 ° C (273,15 Κ, 32 ° Ρ) και πίεση 1 atm.

Οι ουσίες που σημειώνονται με έναν αστερίσκο (*) δεν βρίσκονται στο STP.

Δεδομένου ότι τα υλικά δεν είναι πάντα υπό κανονικές συνθήκες, υπάρχουν επίσης πίνακες για υλικά που απαριθμούν συγκεκριμένες τιμές όγκου σε ένα εύρος θερμοκρασιών και πιέσεων. Μπορείτε να βρείτε λεπτομερείς πίνακες για τον αέρα και τον ατμό.

Ειδικός όγκος χρησιμοποιείται συχνότερα στη μηχανική και στους υπολογισμούς θερμοδυναμικής για τη φυσική και τη χημεία. Χρησιμοποιείται για την πρόβλεψη της συμπεριφοράς των αερίων όταν αλλάζουν οι συνθήκες.

Εξετάστε ένα αεροστεγές θάλαμο που περιέχει έναν ορισμένο αριθμό μορίων:

• Εάν ο θάλαμος επεκταθεί ενώ ο αριθμός των μορίων παραμένει σταθερός, η πυκνότητα του αερίου μειώνεται και ο συγκεκριμένος όγκος αυξάνεται.
• Εάν ο θάλαμος συστέλλεται ενώ ο αριθμός των μορίων παραμένει σταθερός, η πυκνότητα του αερίου αυξάνεται και ο συγκεκριμένος όγκος μειώνεται.
• Εάν ο όγκος του θαλάμου διατηρείται σταθερός ενώ ορισμένα μόρια απομακρύνονται, η πυκνότητα μειώνεται και ο συγκεκριμένος όγκος αυξάνεται.
• Εάν ο όγκος του θαλάμου διατηρείται σταθερός ενώ προστίθενται νέα μόρια, η πυκνότητα αυξάνεται και ο συγκεκριμένος όγκος μειώνεται.
• Αν η πυκνότητα διπλασιαστεί, ο συγκεκριμένος όγκος του μειώνεται κατά το ήμισυ.
• Εάν ο ειδικός όγκος διπλασιάζεται, η πυκνότητα μειώνεται στο μισό.

Εάν οι συγκεκριμένοι όγκοι δύο ουσιών είναι γνωστοί, οι πληροφορίες αυτές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον υπολογισμό και τη σύγκριση των πυκνοτήτων τους. Συγκρίνοντας τις αποδόσεις πυκνότητας ειδικού βάρους αξίες. Μια εφαρμογή συγκεκριμένου βάρους είναι να προβλέψουμε αν μια ουσία θα επιπλεύσει ή θα βυθιστεί όταν τοποθετηθεί σε άλλη ουσία.

Για παράδειγμα, αν η ουσία Α έχει συγκεκριμένο όγκο 0,358 cm³/ g και η ουσία Β έχει ειδικό όγκο 0,374 cm³/ g, λαμβάνοντας το αντίστροφο της κάθε τιμής θα αποδώσει την πυκνότητα. Έτσι, η πυκνότητα του Α είναι 2,79 g / cm³ και η πυκνότητα του Β είναι 2,67 g / cm³. Το ειδικό βάρος, συγκρίνοντας την πυκνότητα του Α με το Β είναι 1,04 ή το ειδικό βάρος του Β σε σύγκριση με το Α είναι 0,95. Το Α είναι πυκνότερο από το Β, οπότε το Α θα βυθιστεί στο Β ή Β θα επιπλέει στο Α.

Η πίεση ενός δείγματος ατμού είναι γνωστό ότι είναι 2500 lbf / in² σε θερμοκρασία 1960 Rankine. Εάν η σταθερά αερίου είναι 0.596, ποιος είναι ο συγκεκριμένος όγκος του ατμού;

ν = RT / P

ν = (0.596) (1960) / (2500) = 0.467 in³/lb

• Moran, Michael (2014). Βασικές αρχές της θερμοδυναμικής μηχανικής, 8th Ed. Wiley. ISBN 978-1118412930.
• Silverthorn, Dee (2016). Ανθρώπινη Φυσιολογία: Μια Ολοκληρωμένη Προσέγγιση. Pearson. ISBN 978-0-321-55980-7.
• Walker, Jear (2010) l. Fundamentals of Physics, 9th Ed. Halliday. ISBN 978-0470469088.