ปริมาณที่เฉพาะเจาะจงเป็นที่พักเข้มข้นลักษณะของแต่ละองค์ประกอบหรือวัสดุ มีการกำหนดทางคณิตศาสตร์ว่าเป็นความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตรที่ครอบครองโดยสสารจำนวนหนึ่ง (กิโลกรัมหรือกรัม) กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือความหนาแน่นซึ่งกันและกัน
ความหนาแน่นจะบ่งบอกว่าสสาร 1 มล. มีน้ำหนักเท่าใด (ของเหลวของแข็งก๊าซหรือส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันหรือต่างกัน) ในขณะที่ปริมาตรเฉพาะหมายถึงปริมาตรที่มีน้ำหนัก 1 กรัม (หรือ 1 กิโลกรัม) ดังนั้นเมื่อทราบความหนาแน่นของสารก็เพียงพอที่จะคำนวณซึ่งกันและกันเพื่อกำหนดปริมาตรเฉพาะของมัน
คำว่า "เฉพาะ" หมายถึงอะไร? เมื่อกล่าวว่าคุณสมบัติใด ๆ มีความเฉพาะเจาะจงหมายความว่ามันถูกแสดงเป็นฟังก์ชันของมวลซึ่งอนุญาตให้มีการเปลี่ยนแปลงจากคุณสมบัติที่กว้างขวาง (ซึ่งขึ้นอยู่กับมวล) ไปเป็นค่าที่เข้มข้น (ต่อเนื่องกันทุกจุดในระบบ)
หน่วยที่แสดงปริมาตรเฉพาะคือ (m 3 / Kg) หรือ (cm 3 / g) อย่างไรก็ตามแม้ว่าคุณสมบัตินี้จะไม่ขึ้นอยู่กับมวล แต่ก็ขึ้นอยู่กับตัวแปรอื่น ๆ เช่นอุณหภูมิหรือความกดดันที่เกิดขึ้นกับสาร สิ่งนี้ทำให้สารหนึ่งกรัมมีปริมาตรมากขึ้นที่อุณหภูมิสูงขึ้น
ของน้ำ
ในภาพแรกคุณจะเห็นหยดน้ำที่กำลังจะผสมกับพื้นผิวของของเหลว เนื่องจากเป็นสสารตามธรรมชาติมวลของมันจึงมีปริมาตรเหมือนอย่างอื่น ปริมาตรระดับมหภาคนี้เป็นผลคูณของปริมาตรและปฏิสัมพันธ์ของโมเลกุล
โมเลกุลของน้ำมีสูตรเคมี H 2 O โดยมีมวลโมเลกุลประมาณ 18g / mol ความหนาแน่นที่เกิดขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิด้วยและที่ระดับมหภาคการกระจายตัวของโมเลกุลจะถือว่าเป็นเนื้อเดียวกันมากที่สุด
ด้วยค่าความหนาแน่นρที่อุณหภูมิ T ในการคำนวณปริมาตรเฉพาะของน้ำเหลวจึงเพียงพอที่จะใช้สูตรต่อไปนี้:
v = (1 / ρ)
คำนวณโดยการทดลองหาความหนาแน่นของน้ำโดยใช้พิโนมิเตอร์จากนั้นทำการคำนวณทางคณิตศาสตร์ เนื่องจากโมเลกุลของสารแต่ละชนิดมีความแตกต่างกันดังนั้นปริมาตรเฉพาะที่เกิดขึ้น
ถ้าความหนาแน่นของน้ำในช่วงอุณหภูมิกว้างคือ 0.997 กก. / ม. 3ปริมาตรจำเพาะคือ 1.003 ม. 3 / กก.
จากอากาศ
อากาศเป็นส่วนผสมของก๊าซที่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งประกอบด้วยไนโตรเจนเป็นหลัก (78%) ตามด้วยออกซิเจน (21%) และสุดท้ายคือก๊าซอื่น ๆ ในชั้นบรรยากาศของโลก ความหนาแน่นของมันเป็นการแสดงออกในระดับมหภาคของส่วนผสมทั้งหมดของโมเลกุลซึ่งไม่มีปฏิกิริยาอย่างมีประสิทธิภาพและแพร่กระจายไปในทุกทิศทาง
เนื่องจากถือว่าสารมีความต่อเนื่องการแพร่กระจายในภาชนะจึงไม่เปลี่ยนองค์ประกอบ อีกครั้งโดยการวัดความหนาแน่นตามเงื่อนไขของอุณหภูมิและความดันที่อธิบายไว้เราสามารถกำหนดได้ว่าปริมาตร 1 กรัมของอากาศมีปริมาณเท่าใด
เนื่องจากปริมาตรเฉพาะคือ 1 / ρและρมีขนาดเล็กกว่าน้ำดังนั้นปริมาตรจำเพาะจึงมีขนาดใหญ่กว่า
คำอธิบายสำหรับข้อเท็จจริงนี้อยู่บนพื้นฐานของปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลของน้ำกับอากาศ หลังแม้ในกรณีของความชื้นจะไม่รวมตัวเป็นหยดน้ำเว้นแต่จะอยู่ภายใต้อุณหภูมิที่เย็นจัดและความกดดันสูง
จากไอน้ำ
ภายใต้เงื่อนไขเดียวกันกรัมของไอจะมีปริมาตรมากกว่าหนึ่งกรัมของอากาศหรือไม่? อากาศมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำในเฟสก๊าซเนื่องจากเป็นส่วนผสมของก๊าซที่กล่าวมาข้างต้นซึ่งแตกต่างจากโมเลกุลของน้ำ
เนื่องจากปริมาตรเฉพาะเป็นส่วนผกผันของความหนาแน่นไอกรัมจึงมีปริมาตรมากกว่า (มีความหนาแน่นน้อยกว่า) มากกว่าหนึ่งกรัมของอากาศ
คุณสมบัติทางกายภาพของไอน้ำในฐานะของเหลวมีความจำเป็นในกระบวนการทางอุตสาหกรรมหลายอย่าง: ภายในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อเพิ่มความชื้นทำความสะอาดเครื่องจักรและอื่น ๆ
มีตัวแปรหลายอย่างที่ต้องคำนึงถึงเมื่อจัดการกับไอน้ำปริมาณมากภายในอุตสาหกรรมโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องกับกลไกของของเหลว
ไนโตรเจน
เช่นเดียวกับก๊าซอื่น ๆ ความหนาแน่นขึ้นอยู่กับความดันเป็นอย่างมาก (ซึ่งแตกต่างจากของแข็งและของเหลว) และอุณหภูมิ ดังนั้นค่าของปริมาตรเฉพาะจึงแตกต่างกันไปตามตัวแปรเหล่านี้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องกำหนดปริมาตรเฉพาะเพื่อแสดงระบบในแง่ของคุณสมบัติที่เข้มข้น
หากไม่มีค่าการทดลองโดยการให้เหตุผลเชิงโมเลกุลก็ยากที่จะเปรียบเทียบความหนาแน่นของไนโตรเจนกับก๊าซอื่น ๆ โมเลกุลของไนโตรเจนมีลักษณะเป็นเส้นตรง (N≡N) และของน้ำเป็นเชิงมุม
เนื่องจาก "เส้น" มีปริมาตรน้อยกว่า "บูมเมอแรง" จึงคาดว่าไนโตรเจนจะมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำตามนิยามของความหนาแน่น (m / V) ใช้ความหนาแน่น 1.2506 Kg / m 3ปริมาตรเฉพาะที่เงื่อนไขที่วัดค่านี้คือ 0.7996 m 3 / Kg; มันเป็นเพียงการแลกเปลี่ยนซึ่งกันและกัน (1 / ρ)
ของก๊าซในอุดมคติ
ก๊าซในอุดมคติคือก๊าซที่เป็นไปตามสมการ:
P = nRT / V
จะเห็นได้ว่าสมการไม่ได้พิจารณาตัวแปรใด ๆ เช่นโครงสร้างโมเลกุลหรือปริมาตร และไม่พิจารณาว่าโมเลกุลของแก๊สมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไรในช่องว่างที่ระบบกำหนด
ในช่วงอุณหภูมิและความกดดันที่ จำกัด ก๊าซทั้งหมด“ มีพฤติกรรม” เหมือนกัน ด้วยเหตุนี้จึงใช้ได้ในระดับหนึ่งที่จะถือว่าพวกมันเป็นไปตามสมการของก๊าซในอุดมคติ ดังนั้นจากสมการนี้จึงสามารถกำหนดคุณสมบัติหลายประการของก๊าซได้รวมถึงปริมาตรเฉพาะ
ในการแก้ปัญหานี้จำเป็นต้องแสดงสมการในรูปของตัวแปรความหนาแน่น: มวลและปริมาตร โมลแสดงด้วย n และสิ่งเหล่านี้เป็นผลมาจากการหารมวลของก๊าซด้วยมวลโมเลกุล (m / M)
การหามวลตัวแปร m ในสมการถ้าหารด้วยปริมาตรจะได้ความหนาแน่น จากตรงนี้ก็เพียงพอที่จะล้างความหนาแน่นแล้ว "พลิก" ทั้งสองด้านของสมการ โดยการทำเช่นนี้ในที่สุดปริมาตรเฉพาะจะถูกกำหนด
ภาพด้านล่างแสดงขั้นตอนแต่ละขั้นตอนกว่าจะมาถึงนิพจน์สุดท้ายของปริมาตรเฉพาะของก๊าซอุดมคติ
อ้างอิง
- วิกิพีเดีย (2018) ปริมาณเฉพาะ นำมาจาก: en.wikipedia.org
- Study.com (21 สิงหาคม 2560). ปริมาณเฉพาะคืออะไร? - ความหมายสูตรและหน่วยนำมาจาก: study.com
- หม้อ. (5 พฤษภาคม 2558). ปริมาณเฉพาะ นำมาจาก: grc.nasa.gov
- Michael J. Moran และ Howard N.Shapiro (2004) พื้นฐานของเทอร์โมไดนามิกส์ทางเทคนิค (พิมพ์ครั้งที่ 2). Editorial Reverté, หน้า 13
- หน่วยการเรียนรู้ที่ 1 แนวคิดเกี่ยวกับอุณหพลศาสตร์ . นำมาจาก: 4.tecnun.es
- TLV. (2561). แอปพลิเคชั่นหลักสำหรับ Steam นำมาจาก: tlv.com