Volume específico é definido como o número de metros cúbicos ocupados por um quilograma de importam. É a razão entre o volume de um material e sua massa, que é o mesmo que o recíproco de sua densidade. Em outras palavras, o volume específico é inversamente proporcional à densidade. O volume específico pode ser calculado ou medido para qualquer estado da matéria, mas é mais frequentemente usado em cálculos envolvendo gases.
A unidade padrão para volume específico é de metros cúbicos por quilograma (m3/ kg), embora possa ser expresso em mililitros por grama (mL / g) ou pés cúbicos por libra (pés3/lb).
Intrínseco e Intensivo
A parte "específica" de um volume específico significa que é expressa em termos de unidade de massa. É um propriedade intrínseca de matéria, o que significa que não depende do tamanho da amostra. Da mesma forma, volume específico é uma propriedade intensiva de matéria isso não é afetado pela quantidade de substância existente ou por onde foi amostrada.
Fórmulas de volume específicas
Existem três fórmulas comuns usadas para calcular o volume específico (ν):
- ν = V / m onde V é volume e m é massa
- ν = 1 /ρ = ρ-1 onde ρ é densidade
- ν = TR / PM = TR / P onde R é o ideal constante de gás, T é temperatura, P é pressão e M é o molaridade
A segunda equação geralmente é aplicada a líquidos e sólidos porque eles são relativamente incompressíveis. A equação pode ser usada ao lidar com gases, mas a densidade do gás (e seu volume específico) pode mudar drasticamente com um ligeiro aumento ou diminuição da temperatura.
A terceira equação se aplica apenas a gases ideais ou gases reais a temperaturas e pressões relativamente baixas que se aproximam dos gases ideais.
Tabela de valores de volume específicos comuns
Engenheiros e cientistas geralmente se referem a tabelas de valores de volume específicos. Esses valores representativos são para temperatura e pressão padrão (STP), que é uma temperatura de 0 ° C (273,15 K, 32 ° F) e pressão de 1 atm.
| Substância | Densidade | Volume específico |
|---|---|---|
| (kg / m3) | (m3/kg) | |
| Ar | 1.225 | 0.78 |
| Gelo | 916.7 | 0.00109 |
| Água (líquida) | 1000 | 0.00100 |
| Água salgada | 1030 | 0.00097 |
| Mercúrio | 13546 | 0.00007 |
| R-22 * | 3.66 | 0.273 |
| Amônia | 0.769 | 1.30 |
| Dióxido de carbono | 1.977 | 0.506 |
| Cloro | 2.994 | 0.334 |
| Hidrogênio | 0.0899 | 11.12 |
| Metano | 0.717 | 1.39 |
| Azoto | 1.25 | 0.799 |
| Vapor* | 0.804 | 1.24 |
As substâncias marcadas com um asterisco (*) não estão no STP.
Como os materiais nem sempre estão sob condições padrão, também existem tabelas para materiais que listam valores de volume específicos em uma faixa de temperaturas e pressões. Você pode encontrar tabelas detalhadas para ar e vapor.
Usos do volume específico
O volume específico é mais frequentemente usado em engenharia e em cálculos termodinâmicos para física e química. É usado para fazer previsões sobre o comportamento dos gases quando as condições mudam.
Considere uma câmara hermética contendo um número definido de moléculas:
- Se a câmara se expandir enquanto o número de moléculas permanecer constante, a densidade do gás diminui e o volume específico aumenta.
- Se a câmara se contrai enquanto o número de moléculas permanece constante, a densidade do gás aumenta e o volume específico diminui.
- Se o volume da câmara for mantido constante enquanto algumas moléculas são removidas, a densidade diminui e o volume específico aumenta.
- Se o volume da câmara for mantido constante enquanto novas moléculas são adicionadas, a densidade aumenta e o volume específico diminui.
- Se a densidade dobrar, seu volume específico será reduzido pela metade.
- Se um volume específico dobrar, a densidade será reduzida pela metade.
Volume específico e gravidade específica
Se os volumes específicos de duas substâncias forem conhecidos, essas informações poderão ser usadas para calcular e comparar suas densidades. Comparando rendimentos de densidade Gravidade Específica valores. Uma aplicação de gravidade específica é prever se uma substância flutua ou afunda quando colocada em outra substância.
Por exemplo, se a substância A tiver um volume específico de 0,358 cm3/ ge substância B tem um volume específico de 0,374 cm3/ g, tomar o inverso de cada valor produzirá a densidade. Assim, a densidade de A é de 2,79 g / cm3 e a densidade de B é 2,67 g / cm3. A gravidade específica, comparando a densidade de A a B, é 1,04 ou a gravidade específica de B, em comparação com A, é 0,95. A é mais densa que B, então A se afundaria em B ou B flutuaria em A.
Exemplo de cálculo
A pressão de uma amostra de vapor é conhecida como 2500 lbf / in2 a uma temperatura de 1960 Rankine. Se a constante de gás é 0,596, qual é o volume específico do vapor?
ν = RT / P
ν = (0,596) (1960) / (2500) = 0,467 em3/lb
Fontes
- Moran, Michael (2014). Fundamentos da Termodinâmica de Engenharia8a ed. Wiley. ISBN 978-1118412930.
- Silverthorn, Dee (2016). Fisiologia Humana: Uma Abordagem Integrada. Pearson. ISBN 978-0-321-55980-7.
- Walker, Jear (2010) l. Fundamentos de Física, 9ª Ed. Halliday. ISBN 978-0470469088.