Ominaismäärä: mitä se tarkoittaa ja miten se lasketaan

Tilavuus ( V ) on tila , jonka materiaali vie. Se on yleinen tai laaja ominaisuus , koska se riippuu aineen määrästä eikä salli yhden materiaalin tunnistamista tai erottamista toisesta. Toisin sanoen kaikilla materiaaleilla on tilavuus niiden fysikaalisesta tilasta ja muista ominaisuuksista riippumatta; Kahdella materiaalilla voi olla sama tilavuus, vaikka ne ovat erilaisia.

Tilavuuden mittayksikkö on kuutiometri m ³ . ^{Yksikköjä, kuten kuutiosenttimetriä cm 3,} käytetään myös tavallisten kiintoaineiden mittaamiseen. Nesteiden ja kaasujen osalta käytetään kuutiometriä dm ^{3 ja millilitraa ml.}

Toisin kuin tilavuus, ominaistilavuus ( v ) viittaa materiaalin tilavuuteen massayksikköä (m) kohti. Se on intensiivinen tai spesifinen ominaisuus , koska se on ominaista jokaiselle materiaalille ja siksi se mahdollistaa joidenkin materiaalien erottamisen muista.

Tietyn tilavuuden mittayksikkö on kuutiometri kilogrammaa kohden (m ³ /kg), vaikka se voidaan ilmaista millilitroina grammaa kohden (ml/g) tai kuutiojalkoina paunaa kohti (ft ³ /lb). Ominaistilavuus (v) ilmaistaan ​​yhtälön kautta

Esimerkki. Laske 15,29 kg painavan esineen ominaistilavuus 15,2 m ^{3 : n} pinnalla .

Ottaen huomioon sen

niin:

Ominaistilavuus ja tiheys

Ominaistilavuuden ( v ) kaavasta voidaan ratkaista tilavuus ( V ). taas, kyllä

sitten saadaan yhtälö [1]:

Toisaalta tiheys ( ρ ) on aineen massamäärä tilavuusyksikössä. Tämä ominaisuus on käänteinen määrätylle tilavuudelle ( v ). Tämä ottaen huomioon, että jos tiheys on

korvaamalla V yhtälöllä [1]:

Ja poistamalla massa ( m ) sekä osoittajasta että nimittäjästä:

jotta:

Ominaistilavuus (v) puolestaan ​​on käänteinen tiheyden ( ρ ) kanssa, tietäen, että jos

yksikköä tyhjennettäessä:

Nyt ratkaistaan ​​tietyn tilavuuden ( v ):

Lyhyesti sanottuna ρ =1/v ja v=1/ρ , mikä osoittaa, että nämä ovat kaksi käänteislukua.

Esimerkki. Tarkastellaan nestettä, jonka tiheys on 750 kg/m ³ . Mikä on sen erityinen tilavuus?

Joo

niin

Tiheyden ja ominaistilavuuden välinen vastaavuus mahdollistaa nesteiden käyttäytymisen ennustamisen, kun niiden esiintymisjärjestelmän olosuhteet muuttuvat. Esimerkiksi, kun harkitaan ilmatiivistä kammiota, joka sisältää tietyn määrän kaasumolekyylejä:

• Jos kammio laajenee molekyylien määrän pysyessä vakiona, kaasun tiheys pienenee ja ominaistilavuus kasvaa.
• Jos kammio supistuu molekyylien määrän pysyessä vakiona, kaasun tiheys kasvaa ja ominaistilavuus pienenee.
• Jos kammion tilavuus pidetään vakiona, kun jotkut molekyylit poistetaan, tiheys pienenee ja ominaistilavuus kasvaa.
• Jos kammion tilavuus pidetään vakiona, kun uusia molekyylejä lisätään, tiheys kasvaa ja ominaistilavuus pienenee.
• Jos tiheys kaksinkertaistuu, sen ominaistilavuus puolittuu.
• Jos ominaistilavuus kaksinkertaistuu, tiheys puolittuu.

Äärettömän pieni ominaistilavuus

Painovoimakentässä olevan materiaalin ominaistilavuus voi vaihdella pisteestä toiseen. Esimerkiksi nesteen, kuten ilmakehän, ominaistilavuus kasvaa korkeuden kasvaessa. Tätä vaihtelua edustaa kirjain δ (delta), joten δV on tilavuuden muutos (tai äärettömän pieni tilavuus) ja δm on massan muutos.

Äärettömän pieni ominaistilavuus ilmaistaan ​​sitten seuraavasti:

Ominaistilavuus ja painovoima

Jos tiedetään kahden aineen ominaistilavuus, näitä tietoja voidaan käyttää niiden tiheyksien laskemiseen ja vertailuun. Tiheyttä vertaamalla saadaan ominaispainoarvot. Yksi ominaispainon sovellus on ennustaa, kelluuko tai uppoaako aine, kun se asetetaan toisen aineen päälle.

Esimerkki. Jos aineen A ominaistilavuus on 0,358 cm ³ /g ja aineen B ominaistilavuus 0,374 cm ³ /g, mikä aine uppoaisi tai kelluisi toisen päälle?

Kuten

Kun otetaan huomioon kunkin arvon käänteisluku, saadaan tiheys.

aine A

joka vastaa 2,79 g/ ^cm3 .

aine B

joka vastaa 2,67 g/ ^cm3 .

Ominaispaino, kun verrataan aineen A tiheyttä aineen B tiheyteen on

Vaikka aineen B ominaispaino verrattuna aineen A ominaispainoon on

Siksi aine A on tiheämpi kuin aine B, joten aine A uppoaa aineeseen B tai B kelluisi A:ssa.

Lähteet

Dobson, K et ai . Fysikaaliset tieteet . New York: Holt Mcdougal, 2013
Hewitt, P. Käsitteellinen fysiikka . Meksiko: Pearson Education, kymmenes painos, 2007.
Kirkpatricj, L., Francis, G. Physics: A look at the world . Meksiko: Cengage Learning Publishers, 2010.