Spesifik hacim: ne anlama geldiği ve nasıl hesaplanacağı

Hacim ( V ), bir malzemenin kapladığı alandır . Maddenin miktarına bağlı olduğundan ve bir malzemenin diğerinden ayırt edilmesine veya ayırt edilmesine izin vermediği için genel veya kapsamlı bir özelliktir . Yani fiziksel halleri ve diğer özellikleri ne olursa olsun tüm materyallerin bir hacmi vardır; İki malzeme farklı olmasına rağmen aynı hacme sahip olabilir.

Hacim için ölçü birimi metreküp m3’tür ^. Normal katıları ölçmek için santimetreküp cm ³ gibi birimler de kullanılır . Sıvılar ve gazlar için desimetreküp dm ³ ve mililitre ml kullanılır.

Hacmin aksine, özgül hacim ( v ), bir malzemenin birim kütle (m) başına hacmini ifade eder. Yoğun veya spesifik bir özelliktir , çünkü her malzemenin karakteristiğidir ve bu nedenle bazı malzemeleri diğerlerinden ayırt etmeyi sağlar.

Spesifik hacim için ölçü birimi kilogram başına metreküptür (m ^{3 /kg), ancak gram başına mililitre (ml/g) veya libre başına kübik ayak (ft 3} /lb) cinsinden ifade edilebilir . Belirli hacim (v) eşitlikle ifade edilir

Örnek. ^{15,2 m3’lük} bir yüzeyde 15,29 kg’lık bir cismin özgül hacmini hesaplayınız .

Dikkate alınarak

Bu yüzden:

özgül hacim ve yoğunluk

Özgül hacim ( v ) formülünden hacim ( V ) çözülebilir. tekrar, evet

denklem [1] şu şekilde elde edilir:

Öte yandan yoğunluk ( ρ ), bir maddenin hacim birimindeki kütle miktarıdır. Bu özellik, belirli hacme ( v ) terstir . Bu, yoğunluğun dikkate alınması durumunda

V’yi denklem [1] ile değiştirerek :

Ve hem paydan hem de paydadan kütleyi ( m ) çıkararak:

böylece:

Buna karşılık, özgül hacim (v) yoğunluğun ( ρ ) tersidir ve eğer

üniteyi temizlerken:

Şimdi, belirli hacim ( v ) için çözme:

Kısaca ρ =1/v ve v=1/ρ ki bu da bunların iki karşılıklı olduğunu gösterir.

Örnek. Yoğunluğu 750 kg/m3 olan bir sıvı ^düşünün . özgül hacmi nedir?

Evet

Bu yüzden

Yoğunluk ve özgül hacim arasındaki uygunluk, sıvıların bulundukları sistemin koşulları değiştiğinde davranışlarının tahmin edilmesini sağlar. Örneğin, belirli sayıda gaz molekülü içeren hava geçirmez bir oda düşünüldüğünde:

• Molekül sayısı sabit kalırken oda genişlerse, gazın yoğunluğu azalır ve özgül hacmi artar.
• Molekül sayısı sabit kalırken oda büzülürse, gazın yoğunluğu artar ve özgül hacmi azalır.
• Bazı moleküller uzaklaştırılırken odanın hacmi sabit tutulursa yoğunluk azalır ve özgül hacim artar.
• Yeni moleküller eklenirken haznenin hacmi sabit tutulursa yoğunluk artar ve özgül hacim azalır.
• Yoğunluk iki katına çıkarsa, özgül hacmi yarıya iner.
• Özgül hacim iki katına çıkarsa, yoğunluk yarıya iner.

Sonsuz küçük özgül hacim

Bir yerçekimi alanındaki bir malzemenin özgül hacmi bir noktadan diğerine değişebilir. Örneğin, atmosfer gibi bir sıvının özgül hacmi, artan yükseklikle artar. Bu varyasyon δ (delta) harfi ile temsil edilir , böylece δV hacimdeki (veya sonsuz küçük hacimdeki) değişiklik ve δm kütledeki değişikliktir.

Sonsuz küçük özgül hacim daha sonra şu şekilde ifade edilir:

Özgül hacim ve ağırlık

İki maddenin özgül hacimleri biliniyorsa, bu bilgi yoğunluklarını hesaplamak ve karşılaştırmak için kullanılabilir. Yoğunluk karşılaştırılarak özgül ağırlık değerleri elde edilir. Özgül ağırlığın bir uygulaması, bir maddenin başka bir maddenin üzerine yerleştirildiğinde yüzeceğini veya batacağını tahmin etmektir.

Örnek. A maddesinin özgül hacmi 0,358 cm ³ /g ve B maddesinin özgül hacmi 0,374 cm ³ /g ise hangi madde diğerinin üzerinde batar veya yüzer?

Gibi

her değerin tersi alınarak yoğunluk elde edilir.

A maddesi

bu da 2,79 g/ ^cm3’e eşdeğerdir .

B maddesi

bu da 2,67 g/ ^cm3’e eşdeğerdir .

A maddesinin yoğunluğunu B maddesininkiyle karşılaştıran özgül ağırlık ,

B maddesinin özgül ağırlığı, A maddesininkine kıyasla

Bu nedenle A maddesi B maddesinden daha yoğundur, dolayısıyla A maddesi B maddesi içinde batar veya B maddesi A içinde yüzer.

kaynaklar

Dobson, K ve ark . Fiziksel bilimler . New York: Holt Mcdougal, 2013
Hewitt, P. Conceptual Physics . Meksika: Pearson Education, onuncu baskı, 2007.
Kirkpatricj, L., Francis, G. Physics: A look at the world . Meksika: Cengage Learning Publishers, 2010.