Volume Khusus Air, Udara, Uap, Nitrogen, dan Gas Ideal



itu volume spesifik itu adalah karakteristik sifat intensif dari setiap elemen atau bahan. Secara matematis didefinisikan sebagai hubungan antara volume yang ditempati oleh jumlah materi tertentu (satu kilogram atau gram); dengan kata lain, itu adalah kebalikan dari kepadatan.

Kepadatan menunjukkan berapa berat 1 mL materi (cairan, padat, gas, atau campuran homogen atau heterogen), sedangkan volume spesifik mengacu pada volume yang menempati 1 g (atau 1 kg) dari itu. Dengan demikian, mengetahui kepadatan suatu zat, itu cukup untuk menghitung timbal balik untuk menentukan volume spesifiknya.

Apa yang dimaksud dengan kata "spesifik"? Ketika setiap properti dikatakan spesifik, itu berarti bahwa itu dinyatakan sebagai fungsi massa, yang memungkinkan transformasi dari properti luas (yang tergantung pada massa) menjadi properti intensif (kontinu di semua titik sistem)..

Unit-unit di mana volume spesifik biasanya dinyatakan adalah (m3/ Kg) atau (cm3/ g). Namun, meskipun sifat ini tidak tergantung pada massa, itu tergantung pada variabel lain, seperti insiden suhu atau tekanan pada bahan. Ini menyebabkan satu gram zat menempati lebih banyak volume pada suhu yang lebih tinggi.

Indeks

  • 1 Air
  • 2 Dari udara
  • 3 Uap
  • 4 Dari nitrogen
  • 5 Dari gas ideal
  • 6 Referensi

Dari air

Pada gambar pertama Anda dapat melihat setetes air akan bercampur dengan permukaan cairan. Karena, tentu saja, itu adalah zat, massanya menempati volume seperti yang lain. Volume makroskopis ini adalah produk dari volume dan interaksi molekul-molekulnya.

Molekul air memiliki rumus kimia H2Atau, dengan massa molekul sekitar 18 g / mol. Kepadatan yang ditimbulkannya juga tergantung pada suhu, dan pada skala makro, dianggap bahwa distribusi molekulnya sama homogen mungkin..

Dengan nilai densitas ρ pada suhu T, untuk menghitung volume spesifik air cair, cukup untuk menerapkan rumus berikut:

v = (1 / ρ)

Ini dihitung dengan secara eksperimental menentukan kerapatan air dengan menggunakan pyknometer dan kemudian melakukan perhitungan matematis. Karena molekul masing-masing zat berbeda satu sama lain, demikian juga dengan volume spesifik yang dihasilkan.

Jika kepadatan air pada kisaran suhu yang luas adalah 0,997 kg / m3, volume spesifiknya adalah 1.003 m3/ kg.

Dari udara

Udara adalah campuran gas homogen, terutama terdiri dari nitrogen (78%), diikuti oleh oksigen (21%) dan akhirnya oleh gas-gas lain dari atmosfer bumi. Kepadatannya adalah ekspresi makroskopis dari semua campuran molekul, yang tidak berinteraksi secara efisien dan menyebar ke segala arah.

Karena diasumsikan bahwa zat tersebut kontinu, perbanyakannya dalam wadah tidak mengubah komposisinya. Sekali lagi, dengan mengukur kerapatan pada kondisi suhu dan tekanan yang dijelaskan, dapat ditentukan volume mana yang menempati 1 g udara.

Karena volume spesifiknya 1 / ρ, dan ρ lebih kecil dari air, maka volume spesifiknya lebih besar.

Penjelasan fakta ini didasarkan pada interaksi molekuler dari interaksi air versus udara; yang terakhir, bahkan dalam kasus kelembaban, tidak mengembun kecuali mengalami suhu yang sangat dingin dan tekanan tinggi.

Kukus

Di bawah kondisi yang sama akankah satu gram uap menempati volume yang lebih besar daripada satu gram udara? Udara lebih padat daripada air dalam fase gas, karena merupakan campuran gas yang disebutkan di atas, tidak seperti molekul air.

Karena volume spesifik adalah kebalikan dari kepadatan, satu gram uap menempati lebih banyak volume (kurang padat) daripada satu gram udara.

Sifat fisik uap sebagai fluida sangat diperlukan dalam banyak proses industri: di dalam penukar panas, untuk meningkatkan kelembaban, membersihkan mesin, antara lain.

Ada banyak variabel yang harus dipertimbangkan ketika menangani uap dalam jumlah besar di dalam industri, terutama yang berkaitan dengan mekanisme cairan..

Dari nitrogen

Seperti gas-gas lainnya, densitasnya sangat tergantung pada tekanan (tidak seperti padatan dan cairan) dan pada suhu. Dengan demikian, nilai untuk volume spesifiknya bervariasi sesuai dengan variabel-variabel ini. Dari sini muncul kebutuhan untuk menentukan volume spesifik untuk mengekspresikan sistem dalam hal sifat intensif.

Tanpa nilai-nilai eksperimental, melalui penalaran molekuler, sulit untuk membandingkan kepadatan nitrogen dengan gas-gas lain. Molekul nitrogen linier (N≡N) dan molekul air bersudut.

Sebagai "garis" menempati volume kurang dari "bumerang", Maka dapat diharapkan bahwa dengan definisi kepadatan (m / V) nitrogen lebih padat daripada air. Menggunakan kerapatan 1.2506 Kg / m3, volume spesifik dengan kondisi di mana nilai ini diukur adalah 0,7996 m3/ Kg; itu hanyalah kebalikan (1 / ρ).

Dari gas ideal

Gas ideal adalah gas yang mematuhi persamaan:

P = nRT / V

Dapat diamati bahwa persamaan tidak mempertimbangkan variabel apa pun sebagai struktur atau volume molekul; juga tidak mempertimbangkan bagaimana molekul gas berinteraksi satu sama lain dalam ruang yang ditentukan oleh sistem.

Dalam kisaran suhu dan tekanan terbatas, semua gas "berperilaku" sama; untuk alasan ini, valid hingga taraf tertentu mengasumsikan bahwa mereka mematuhi persamaan gas ideal. Dengan demikian, dari persamaan ini beberapa sifat gas dapat ditentukan, di antaranya volume spesifik.

Untuk menghapusnya, perlu untuk mengungkapkan persamaan dalam hal variabel kepadatan: massa dan volume. Mol diwakili oleh n, dan ini adalah hasil dari membagi massa gas dengan massa molekulnya (m / M).

Memiliki massa variabel m dalam persamaan, jika dibagi dengan volume, densitas dapat diperoleh; dari sini cukup untuk menghapus kerapatan dan kemudian "membalik" kedua sisi persamaan. Dengan melakukan ini, volume spesifik akhirnya ditentukan.

Gambar bawah menggambarkan masing-masing langkah untuk mencapai ekspresi akhir dari volume spesifik gas ideal.

Referensi

  1. Wikipedia. (2018). Volume spesifik. Diambil dari: en.wikipedia.org
  2. Study.com. (21 Agustus 2017). Apa itu Volume Tertentu? - Definisi, Formula & Unit Diambil dari: study.com
  3. NASA (05 Mei 2015). Volume Khusus Diambil dari: grc.nasa.gov
  4. Michael J. Moran & Howard N. Shapiro. (2004). Dasar-dasar termodinamika teknis. (Edisi 2). Editorial Reverté, halaman 13.
  5. Topik 1: Konsep termodinamika. [PDF] Diambil dari: 4.tecnun.es
  6. TLV. (2018). Aplikasi Utama untuk Steam. Diambil dari: tlv.com