Spesifikt volum: hva det betyr og hvordan det beregnes

Volum ( V ) er plassen som et materiale opptar. Det er en generell eller omfattende egenskap , fordi den avhenger av mengden stoff og ikke tillater at ett materiale identifiseres eller skilles fra et annet. Det vil si at alle materialer har et volum uavhengig av deres fysiske tilstand og andre egenskaper; To materialer kan ha samme volum til tross for at de er forskjellige.

Måleenheten for volum er kubikkmeteren m ³ . ^{Enheter som kubikkcentimeter cm 3} brukes også til å måle vanlige faste stoffer. For væsker og gasser brukes kubikkdesimeter dm ^{3 og milliliteren ml.}

I motsetning til volum, refererer spesifikt volum ( v ) til volumet av et materiale per masseenhet (m). Det er en intensiv eller spesifikk egenskap , fordi den er karakteristisk for hvert materiale og derfor gjør det mulig å skille noen materialer fra andre.

Måleenheten for spesifikt volum er kubikkmeter per kilogram (m ³ /kg), selv om den kan uttrykkes i form av milliliter per gram (ml/g) eller kubikkfot per pund (ft ³ /lb). Det spesifikke volumet (v) uttrykkes gjennom likheten

Eksempel. Beregn det spesifikke volumet til en 15,29 kg gjenstand på en 15,2 m ³ overflate .

Med tanke på det

så:

Det spesifikke volumet og tettheten

Fra formelen til det spesifikke volumet ( v ) kan volumet ( V ) løses. igjen, ja

da oppnås ligning [1]:

På den annen side er tetthet ( ρ ) mengden masse av et stoff i en volumenhet. Denne egenskapen er invers til det spesifikke volumet ( v ). Dette, tatt i betraktning at hvis tettheten er

ved å erstatte V med ligning [1]:

Og ved å fjerne massen ( m ) fra både telleren og nevneren:

så det:

I sin tur er det spesifikke volumet (v) resiprokt til tettheten ( ρ ), vel vitende om at hvis

når du tømmer enheten:

Løser nå for det spesifikke volumet ( v ):

Kort fortalt, ρ =1/v og v=1/ρ som viser at dette er to gjensidige.

Eksempel. Tenk på en væske med en tetthet på 750 kg/m ³ . Hva er dets spesifikke volum?

Ja

så

Korrespondansen mellom tettheten og det spesifikke volumet gjør det mulig å forutsi oppførselen til væsker når forholdene til systemet der de er funnet endres. For eksempel, når du vurderer et lufttett kammer som inneholder et gitt antall gassmolekyler:

• Hvis kammeret utvider seg mens antallet molekyler forblir konstant, reduseres gassens tetthet og det spesifikke volumet øker.
• Hvis kammeret trekker seg sammen mens antallet molekyler forblir konstant, øker tettheten til gassen og det spesifikke volumet synker.
• Hvis volumet av kammeret holdes konstant mens noen molekyler fjernes, synker tettheten og det spesifikke volumet øker.
• Hvis volumet av kammeret holdes konstant mens nye molekyler legges til, øker tettheten og det spesifikke volumet synker.
• Hvis tettheten dobles, halveres dens spesifikke volum.
• Hvis det spesifikke volumet dobles, halveres tettheten.

Det uendelige spesifikke volumet

Det spesifikke volumet til et materiale i et gravitasjonsfelt kan variere fra ett punkt til et annet. For eksempel øker det spesifikke volumet til en væske som atmosfæren med økende høyde. Denne variasjonen er representert med bokstaven δ (delta), slik at δV er endringen i volum (eller uendelig volum) og δm er endringen i masse.

Det infinitesimale spesifikke volumet uttrykkes da som:

Spesifikt volum og tyngdekraft

Hvis de spesifikke volumene av to stoffer er kjent, kan denne informasjonen brukes til å beregne og sammenligne deres tettheter. Ved å sammenligne tettheten oppnås egenvektverdier. En anvendelse av egenvekt er å forutsi om et stoff vil flyte eller synke når det plasseres på toppen av et annet stoff.

Eksempel. Hvis stoff A har et spesifikt volum på 0,358 cm ³ /g og stoff B har et spesifikt volum på 0,374 cm ³ /g, hvilket stoff ville synke eller flyte oppå den andre?

Som

å ta den inverse av hver verdi vil få tettheten.

substans A

som tilsvarer 2,79 g/cm ³ .

stoff B

som tilsvarer 2,67 g/cm ³ .

Egenvekten, sammenlignet tettheten til stoff A med den til stoff B er

Mens egenvekten til stoff B sammenlignet med den til stoff A er

Derfor er substans A tettere enn substans B, så substans A ville synke i substans B eller B ville flyte i A.

Kilder

Dobson, K et al . Fysiske vitenskaper . New York: Holt Mcdougal, 2013
Hewitt, P. Conceptual Physics . Mexico: Pearson Education, tiende utgave, 2007.
Kirkpatricj, L., Francis, G. Physics: A look at the world . Mexico: Cengage Learning Publishers, 2010.