The isipadu tentu adalah penginapan intensif ciri bagi setiap elemen atau bahan. Ia ditakrifkan secara matematik sebagai hubungan antara isipadu yang dihuni oleh sebilangan jirim (kilogram atau gram); dengan kata lain, ia adalah timbal balik kepadatan.
Ketumpatan menunjukkan berapa berat 1 mL bahan (cecair, pepejal, gas, atau campuran homogen atau heterogen), sementara isipadu spesifik merujuk kepada isipadu yang menempati 1 g (atau 1 kg) daripadanya. Oleh itu, mengetahui ketumpatan suatu bahan, cukup untuk mengira timbal balik untuk menentukan isipadu spesifiknya.
Apa maksud perkataan "spesifik"? Apabila mana-mana harta benda dikatakan spesifik, itu berarti ia dinyatakan sebagai fungsi jisim, yang memungkinkan transformasinya dari harta yang luas (yang bergantung pada jisim) menjadi yang intensif (berterusan pada semua titik dalam sistem).
Unit di mana isipadu tertentu biasanya dinyatakan adalah (m 3 / Kg) atau (cm 3 / g). Walau bagaimanapun, walaupun sifat ini tidak bergantung pada jisim, ia bergantung pada pemboleh ubah lain, seperti suhu atau insiden tekanan pada bahan tersebut. Ini menyebabkan satu gram bahan menempati lebih banyak isipadu pada suhu yang lebih tinggi.
Daripada air
Pada gambar pertama anda dapat melihat setetes air akan bercampur dengan permukaan cecair. Kerana secara semula jadi bahan, jisimnya menempati isipadu seperti yang lain. Isipadu makroskopik ini adalah hasil isipadu dan interaksi molekulnya.
Molekul air mempunyai formula kimia H 2 O, dengan jisim molekul kira-kira 18g / mol. Ketumpatan yang ditunjukkannya juga bergantung pada suhu, dan pada skala makro penyebaran molekulnya dianggap seragam mungkin.
Dengan nilai ketumpatan ρ pada suhu T, untuk mengira isipadu air cair tertentu, cukup untuk menggunakan formula berikut:
v = (1 / ρ)
Ia dikira dengan menentukan secara eksperimen ketumpatan air menggunakan pycnometer dan kemudian melakukan pengiraan matematik. Oleh kerana molekul setiap bahan berbeza antara satu sama lain, begitu juga jumlah spesifik yang dihasilkan.
Sekiranya ketumpatan air pada julat suhu yang luas adalah 0,997 kg / m 3 , isipadu spesifiknya adalah 1,003 m 3 / kg.
Dari udara
Udara adalah campuran gas yang homogen, terutama terdiri daripada nitrogen (78%), diikuti oleh oksigen (21%) dan akhirnya oleh gas lain di atmosfer bumi. Ketumpatannya adalah ungkapan makroskopik semua campuran molekul itu, yang tidak berinteraksi dengan cekap dan menyebarkan ke semua arah.
Oleh kerana bahan tersebut dianggap berterusan, penyebarannya di dalam bekas tidak mengubah komposisinya. Sekali lagi, dengan mengukur ketumpatan pada keadaan suhu dan tekanan yang dijelaskan, seseorang dapat menentukan jumlah isipadu 1 g udara.
Oleh kerana isipadu tertentu adalah 1 / ρ, dan ρnya lebih kecil daripada air, maka isipadu spesifiknya lebih besar.
Penjelasan untuk fakta ini didasarkan pada interaksi molekul air dengan udara; yang terakhir, walaupun dalam keadaan kelembapan, tidak mengembun kecuali jika mengalami suhu yang sangat sejuk dan tekanan tinggi.
Dari wap
Dalam keadaan yang sama, adakah gram wap menempati isipadu yang lebih besar daripada gram udara? Udara lebih padat daripada air dalam fasa gas, kerana ia adalah campuran gas yang disebutkan di atas, tidak seperti molekul air.
Oleh kerana isipadu tertentu adalah ketumpatan terbalik, satu gram wap menempati lebih banyak isipadu (kurang tumpat) daripada satu gram udara.
Sifat fizikal wap sebagai cecair sangat penting dalam banyak proses industri: di dalam penukar haba, untuk meningkatkan kelembapan, membersihkan mesin, antara lain.
Ada banyak pemboleh ubah yang perlu dipertimbangkan ketika menangani sejumlah besar wap di dalam industri, terutama mengenai mekanik bendalir.
Nitrogen
Seperti gas yang lain, ketumpatannya sangat bergantung pada tekanan (tidak seperti pepejal dan cecair) dan suhu. Oleh itu, nilai untuk isipadu spesifiknya berbeza mengikut pemboleh ubah ini. Oleh itu, keperluan untuk menentukan isipadu khusus untuk menyatakan sistem dari segi sifat intensif.
Tanpa nilai eksperimen, melalui penaakulan molekul, sukar untuk membandingkan ketumpatan nitrogen dengan gas lain. Molekul nitrogen adalah linear (N≡N) dan molekul air bersudut.
Oleh kerana "garis" menempati isipadu lebih sedikit daripada "bumerang", maka nitrogen diharapkan lebih padat daripada air dengan definisi ketumpatan (m / V). Menggunakan ketumpatan 1.2506 Kg / m 3 , isipadu tertentu pada keadaan di mana nilai ini diukur adalah 0,7996 m 3 / Kg; ia hanyalah timbal balik (1 / ρ).
Daripada gas yang ideal
Gas ideal adalah yang mematuhi persamaan:
P = nRT / V
Dapat dilihat bahawa persamaan tidak mempertimbangkan sebarang pemboleh ubah seperti struktur molekul atau isipadu; juga tidak mempertimbangkan bagaimana molekul gas berinteraksi antara satu sama lain dalam ruang yang ditentukan oleh sistem.
Dalam suhu dan tekanan yang terhad, semua gas "berkelakuan" sama; untuk alasan ini adalah benar untuk menganggap bahawa mereka mematuhi persamaan gas yang ideal. Oleh itu, dari persamaan ini, beberapa sifat gas dapat ditentukan, termasuk isipadu tertentu.
Untuk menyelesaikannya, perlu dinyatakan persamaan dari segi pemboleh ubah ketumpatan: jisim dan isipadu. Mol diwakili oleh n, dan ini adalah hasil membahagi jisim gas dengan jisim molekulnya (m / M).
Mengambil jisim pemboleh ubah m dalam persamaan, jika dibahagi dengan isipadu, ketumpatan dapat diperoleh; Dari sini, cukup untuk membersihkan ketumpatan dan kemudian "balikkan" kedua-dua sisi persamaan. Dengan melakukan ini, jumlah tertentu akhirnya ditentukan.
Gambar di bawah menggambarkan setiap langkah untuk mencapai ungkapan akhir isi padu gas ideal.
Rujukan
- Wikipedia. (2018). Isipadu tertentu. Diambil dari: en.wikipedia.org
- Kajian.com. (21 Ogos 2017). Apakah Isipadu Khusus? - Definisi, Formula & Unit Diambil dari: study.com
- POT. (5 Mei 2015). Isipadu Khusus. Diambil dari: grc.nasa.gov
- Michael J. Moran & Howard N. Shapiro. (2004). Asas termodinamik teknikal. (Edisi ke-2). Reverté editorial, halaman 13.
- Unit 1: Konsep termodinamik. . Diambil dari: 4.tecnun.es
- TLV. (2018). Aplikasi Utama untuk Steam. Diambil dari: tlv.com