Khối lượng riêng Nước, Không khí, Hơi, Nitơ và Khí lý tưởng



các khối lượng cụ thể nó là một đặc tính chuyên sâu của từng yếu tố hoặc vật liệu. Nó được định nghĩa toán học là mối quan hệ giữa khối lượng chiếm bởi một lượng vật chất nhất định (một kilôgam hoặc gam); nói cách khác, nó là đối ứng của mật độ.

Mật độ cho biết trọng lượng của 1 mL vật chất (chất lỏng, rắn, khí hoặc hỗn hợp đồng nhất hoặc không đồng nhất), trong khi khối lượng cụ thể đề cập đến khối lượng chiếm 1 g (hoặc 1 kg). Do đó, biết mật độ của một chất, đủ để tính đối ứng để xác định khối lượng riêng của nó.

Từ "cụ thể" đề cập đến điều gì? Khi bất kỳ thuộc tính nào được cho là cụ thể, điều đó có nghĩa là nó được biểu thị như một hàm của khối lượng, cho phép chuyển đổi từ một thuộc tính rộng rãi (phụ thuộc vào khối lượng) sang một thuộc tính chuyên sâu (liên tục trong tất cả các điểm của hệ thống)..

Đơn vị trong đó khối lượng cụ thể thường được biểu thị là (m3/ Kg) hoặc (cm3/ g). Tuy nhiên, mặc dù tính chất này không phụ thuộc vào khối lượng, nhưng nó phụ thuộc vào các biến khác, chẳng hạn như sự cố nhiệt độ hoặc áp suất trên chất. Điều này làm cho một gram chất chiếm nhiều thể tích hơn ở nhiệt độ cao.

Chỉ số

  • 1 nước
  • 2 từ trên không
  • 3 hơi
  • 4 của nitơ
  • 5 khí lý tưởng
  • 6 tài liệu tham khảo

Từ nước

Trong hình ảnh đầu tiên, bạn có thể thấy một giọt nước sắp trộn với bề mặt của chất lỏng. Bởi vì, một cách tự nhiên, nó là một chất, khối lượng của nó chiếm thể tích như bất kỳ chất nào khác. Khối lượng vĩ mô này là một sản phẩm của khối lượng và tương tác của các phân tử của nó.

Phân tử nước có công thức hóa học H2Hoặc, với khối lượng phân tử khoảng 18g / mol. Mật độ mà nó thể hiện cũng phụ thuộc vào nhiệt độ, và ở cấp độ vĩ mô, người ta coi rằng sự phân bố các phân tử của nó càng đồng nhất càng tốt.

Với các giá trị của mật độ ở nhiệt độ T, để tính thể tích riêng của nước lỏng, cần áp dụng công thức sau:

v = (1 /)

Nó được tính toán bằng cách xác định bằng thực nghiệm mật độ của nước bằng phương pháp đo nhiệt kế và sau đó thực hiện phép tính toán học. Bởi vì các phân tử của mỗi chất khác nhau, nên khối lượng riêng sẽ tạo ra.

Nếu mật độ của nước trong một phạm vi nhiệt độ rộng là 0,997 kg / m3, khối lượng riêng của nó là 1.003 m3/ kg.

Từ không khí

Không khí là một hỗn hợp khí đồng nhất, bao gồm chủ yếu là nitơ (78%), tiếp theo là oxy (21%) và cuối cùng là các khí khác của khí quyển Trái đất. Mật độ của nó là một biểu hiện vĩ mô của tất cả hỗn hợp các phân tử, không tương tác hiệu quả và lan truyền theo mọi hướng.

Bởi vì người ta cho rằng chất này là liên tục, nên sự lan truyền của nó trong một thùng chứa không làm thay đổi thành phần của nó. Một lần nữa, bằng cách đo mật độ ở các điều kiện nhiệt độ và áp suất được mô tả, có thể xác định khối lượng nào chiếm 1 g không khí.

Vì thể tích riêng là 1 / và của nó nhỏ hơn nước, nên thể tích riêng của nó lớn hơn.

Giải thích về thực tế này dựa trên sự tương tác phân tử của nước so với tương tác không khí; thứ hai, ngay cả trong trường hợp độ ẩm, không ngưng tụ trừ khi chịu nhiệt độ rất lạnh và áp suất cao.

Hơi nước

Trong cùng điều kiện, một gram hơi sẽ chiếm một thể tích lớn hơn một gram không khí? Không khí đậm đặc hơn nước trong pha khí, vì nó là hỗn hợp khí được đề cập ở trên, không giống như các phân tử nước.

Vì thể tích cụ thể là nghịch đảo của mật độ, một gam hơi chiếm nhiều thể tích hơn (nó ít đậm đặc hơn) một gram không khí.

Các tính chất vật lý của hơi nước là chất lỏng là không thể thiếu trong nhiều quy trình công nghiệp: bên trong các bộ trao đổi nhiệt, để tăng độ ẩm, làm sạch máy móc, trong số những thứ khác.

Có nhiều biến số cần xem xét khi xử lý lượng hơi lớn trong ngành, đặc biệt là liên quan đến cơ học của chất lỏng..

Của nitơ

Giống như phần còn lại của các chất khí, mật độ của chúng phụ thuộc đáng kể vào áp suất (trái ngược với chất rắn và chất lỏng) và vào nhiệt độ. Do đó, các giá trị cho khối lượng cụ thể của chúng thay đổi theo các biến này. Từ đây nảy sinh nhu cầu xác định khối lượng cụ thể của nó để thể hiện hệ thống theo các đặc tính chuyên sâu.

Không có giá trị thực nghiệm, thông qua lý luận phân tử, rất khó để so sánh mật độ của nitơ với các loại khí khác. Phân tử nitơ là tuyến tính (N≡N) và phân tử nước là góc.

Vì một "dòng" chiếm ít âm lượng hơn một "boomerang", Sau đó, có thể dự đoán rằng theo định nghĩa về mật độ (m / V), nitơ đậm đặc hơn nước. Sử dụng mật độ 1,2506 Kg / m3, khối lượng riêng của các điều kiện trong đó giá trị này được đo là 0,7996 m3/ Kg; nó chỉ đơn giản là đối ứng (1 /).

Khí lý tưởng

Khí lý tưởng là một loại tuân theo phương trình:

P = nRT / V

Có thể thấy rằng phương trình không coi bất kỳ biến nào là cấu trúc hoặc thể tích phân tử; Nó cũng không xem xét cách các phân tử khí tương tác với nhau trong một không gian được xác định bởi hệ thống.

Trong một phạm vi nhiệt độ và áp suất giới hạn, tất cả các khí "hành xử" bằng nhau; vì lý do này, nó có giá trị ở một mức độ nào đó để cho rằng chúng tuân theo phương trình của các khí lý tưởng. Do đó, từ phương trình này, một số tính chất của khí có thể được xác định, trong số đó có thể tích riêng.

Để xóa nó, cần phải biểu thị phương trình theo các biến mật độ: khối lượng và thể tích. Các nốt ruồi được đại diện bởi n, và đây là kết quả của việc chia khối lượng của khí với khối lượng phân tử của nó (m / M).

Có khối lượng m thay đổi trong phương trình, nếu nó được chia cho thể tích, mật độ có thể thu được; từ đây đủ để xóa mật độ và sau đó "lật" cả hai mặt của phương trình. Bằng cách này, khối lượng cụ thể cuối cùng đã được xác định.

Hình dưới minh họa từng bước để đạt được biểu thức cuối cùng của thể tích cụ thể của một loại khí lý tưởng.

Tài liệu tham khảo

  1. Wikipedia. (2018). Khối lượng riêng. Lấy từ: en.wikipedia.org
  2. Học tập.com. (Ngày 21 tháng 8 năm 2017). Khối lượng cụ thể là gì? - Định nghĩa, Công thức & Đơn vị Lấy từ: nghiên cứu.com
  3. NASA (Ngày 05 tháng 5 năm 2015). Khối lượng riêng Lấy từ: grc.nasa.gov
  4. Michael J. Moran & Howard N. Shapiro. (2004). Nguyên tắc cơ bản của nhiệt động lực học kỹ thuật. (Tái bản lần 2). Biên tập lại, trang 13.
  5. Chủ đề 1: Khái niệm về nhiệt động lực học. [PDF] Lấy từ: 4.tecnun.es
  6. TLV. (2018). Các ứng dụng chính cho Steam. Lấy từ: tlv.com