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Il volume ( V ) è lo spazio che occupa un materiale. È una proprietà generale o estensiva , perché dipende dalla quantità di materia e non consente di identificare o differenziare un materiale da un altro. Cioè, tutti i materiali hanno un volume indipendentemente dal loro stato fisico e da altre caratteristiche; Due materiali possono avere lo stesso volume pur essendo diversi.
L’unità di misura del volume è il metro cubo m 3 . Unità come il centimetro cubo cm 3 sono utilizzate anche per misurare i solidi regolari. Per liquidi e gas si usano il decimetro cubo dm 3 e il millilitro ml.
A differenza del volume, il volume specifico ( v ) si riferisce al volume di un materiale per unità di massa (m). È una proprietà intensiva o specifica , perché è caratteristica di ciascun materiale e, quindi, consente di differenziare alcuni materiali da altri.
L’unità di misura del volume specifico è il metro cubo per chilogrammo (m 3 /kg), anche se può essere espresso in millilitri per grammo (ml/g) o piedi cubi per libbra (ft 3 /lb). Il volume specifico (v) è espresso attraverso l’uguaglianza
Esempio. Calcolare il volume specifico di un oggetto di 15,29 kg su una superficie di 15,2 m3 .
Tenendo conto di ciò
COSÌ:
Il volume specifico e la densità
Dalla formula del volume specifico ( v ) si può risolvere il volume ( V ). di nuovo, sì
quindi si ottiene l’equazione [1]:
D’altra parte, la densità ( ρ ) è la quantità di massa di una sostanza in un’unità di volume. Questa proprietà è inversa al volume specifico ( v ). Questo, tenendo conto che se la densità è
sostituendo V con l’equazione [1]:
E rimuovendo la massa ( m ) sia dal numeratore che dal denominatore:
affinché:
A sua volta, il volume specifico (v) è reciproco alla densità ( ρ ), sapendo che se
durante la pulizia dell’unità:
Ora, risolvendo per il volume specifico ( v ):
In breve, ρ =1/v e v=1/ρ che mostra che questi sono due reciproci.
Esempio. Consideriamo un liquido con una densità di 750 kg/m 3 . Qual è il suo volume specifico?
Sì
COSÌ
La corrispondenza tra la densità e il volume specifico permette di prevedere il comportamento dei fluidi al variare delle condizioni del sistema in cui si trovano. Ad esempio, quando si considera una camera ermetica contenente un dato numero di molecole di gas:
- Se la camera si espande mentre il numero di molecole rimane costante, la densità del gas diminuisce e il volume specifico aumenta.
- Se la camera si contrae mentre il numero di molecole rimane costante, la densità del gas aumenta e il volume specifico diminuisce.
- Se il volume della camera viene mantenuto costante mentre alcune molecole vengono rimosse, la densità diminuisce e il volume specifico aumenta.
- Se il volume della camera viene mantenuto costante mentre vengono aggiunte nuove molecole, la densità aumenta e il volume specifico diminuisce.
- Se la densità viene raddoppiata, il suo volume specifico viene dimezzato.
- Se il volume specifico viene raddoppiato, la densità viene dimezzata.
Il volume specifico infinitesimale
Il volume specifico di un materiale in un campo gravitazionale può variare da un punto all’altro. Ad esempio, il volume specifico di un fluido come l’atmosfera aumenta con l’aumentare dell’altezza. Questa variazione è rappresentata dalla lettera δ (delta), così che δV è la variazione di volume (o volume infinitesimale) e δm è la variazione di massa.
Il volume specifico infinitesimo è quindi espresso come:
Volume specifico e gravità
Se i volumi specifici di due sostanze sono noti, queste informazioni possono essere utilizzate per calcolare e confrontare le loro densità. Confrontando la densità si ottengono i valori del peso specifico. Un’applicazione del peso specifico è prevedere se una sostanza galleggerà o affonderà quando viene posizionata sopra un’altra sostanza.
Esempio. Se la sostanza A ha un volume specifico di 0,358 cm 3 /g e la sostanza B ha un volume specifico di 0,374 cm 3 /g, quale sostanza affonderà o galleggerà sopra l’altra?
COME
prendendo l’inverso di ogni valore si otterrà la densità.
sostanza A
che equivale a 2,79 g/cm 3 .
sostanza B
che equivale a 2,67 g/cm 3 .
Il peso specifico, confrontando la densità della sostanza A con quella della sostanza B è
Mentre il peso specifico della sostanza B rispetto a quello della sostanza A è
Pertanto, la sostanza A è più densa della sostanza B, quindi la sostanza A affonderebbe nella sostanza B o B galleggerebbe in A.
Fonti
Dobson, K et al . Scienze fisiche . New York: Holt Mcdougal, 2013
Hewitt, P. Fisica concettuale . Messico: Pearson Education, decima edizione, 2007.
Kirkpatricj, L., Francis, G. Fisica: uno sguardo al mondo . Messico: Cengage Learning Publishers, 2010.
 è il volume di un materiale per unità di massa (m). Scopri come viene calcolato e in quali contesti viene applicato.){kind=link}