比容積:それが何を意味し、どのように計算するか

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体積( V ) は、材料が占める空間です。これは、物質の量に依存し、ある物質を特定したり、別の物質と区別したりすることができないため、一般的または広範なプロパティです。つまり、物理的な状態やその他の特性に関係なく、すべての材料には体積があります。2 つのマテリアルは、異なるにもかかわらず同じボリュームを持つことができます。

体積の測定単位は立方メートルm 3です。立方センチメートル cm 3などの単位は、通常の固体の測定にも使用されます。液体と気体の場合、立方デシメートル dm 3とミリリットル ml が使用されます。

体積とは異なり、比体積( v ) は、単位質量 (m) あたりの材料の体積を指します。それは各材料の特徴であるため、集中的または特定の特性であり、したがって、一部の材料を他の材料と区別することができます.

比容積の測定単位はキログラムあたりの立方メートル (m 3 /kg) ですが、グラムあたりのミリリットル (ml/g) またはポンドあたりの立方フィート (ft 3 /lb) で表すこともできます。比容積 (v) は次式で表されます。

式1


例。15.2 m 3の表面上の 15.29 kg の物体の比容積を計算します。

それを考慮して

式1

それで:

式 2


比容積と密度

比容積 ( v )の式から、容積 ( V ) を解くことができます。もう一度、はい

式1

式 [1] が得られます。

式3

一方、密度 ( ρ ) は、単位体積中の物質の質量の量です。このプロパティは、特定のボリューム ( v ) とは逆です。これは、密度が

式4

V を式 [1] に置き換えると、次のようになります。

式5

また、分子と分母の両方から質量 ( m ) を削除すると、次のようになります。

式6

となることによって:

式7

次に、比容積 (v) は密度 ( ρ ) の逆数であり、

式7

ユニットをクリアするとき:

式8

ここで、特定のボリューム ( v ) を解きます。

式9

つまり、ρ =1/vv=1/ρ であり、これらが 2 つの逆数であることを示しています。


例。密度が 750 kg/m 3の液体を考えてみましょう。その比容積は?

うん

式9

それで

式10


密度と比容積の対応により、流体が存在するシステムの条件が変化したときの流体の挙動を予測できます。たとえば、特定の数のガス分子を含む気密チャンバーを考えると、次のようになります。

  • 分子の数が一定のままチャンバーが膨張すると、ガスの密度が減少し、比容積が増加します。
  • 分子の数が一定のままでチャンバーが収縮すると、ガスの密度が増加し、比容積が減少します。
  • 一部の分子が除去されている間、チャンバーの容積が一定に保たれている場合、密度は減少し、比容積は増加します。
  • 新しい分子が追加されている間、チャンバーの容積が一定に保たれている場合、密度は増加し、比容積は減少します。
  • 密度が 2 倍になると、比容積は半分になります。
  • 比容積が 2 倍になると、密度は半分になります。

極小の比容積

重力場における物質の比容積は、点によって異なります。たとえば、大気などの流体の比容積は、高さが高くなるほど大きくなります。この変化はδ (デルタ)の文字で表されるため、δVは体積 (または微小体積) の変化であり、δmは質量の変化です。

微小比容積は次のように表されます。

式11

比容積と比重

2 つの物質の特定の体積がわかっている場合、この情報を使用して密度を計算および比較できます。密度を比較することにより、比重値が得られます。比重の応用の 1 つは、物質が別の物質の上に置かれたときに浮くか沈むかを予測することです。


例。物質 A の比容積が 0.358 cm 3 /g で、物質 B の比容積が 0.374 cm 3 /g の場合、どちらの物質が沈むか浮くか?

として

式7

各値の逆数を取ると密度が得られます。

物質A

式12

これは2.79 g/cm 3に相当します。

物質B

式13

これは2.67 g/cm 3に相当します。

物質Aの密度と物質Bの密度を比較した比重は、

式14

物質Aの比重と比較した物質Bの比重は

式15

したがって、物質Aは物質Bよりも密度が高いため、物質Aは物質Bに沈むか、BはAに浮く.


ソース

ドブソン、K物理科学。ニューヨーク: Holt Mcdougal、2013
Hewitt、P. Conceptual Physics。メキシコ: Pearson Education、第 10 版、2007 年。
Kirkpatricj, L., Francis, G. Physics: A look at the world . メキシコ: Cengage Learning Publishers、2010 年。

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Maria de los Ángeles Gamba (B.S.)
(Licenciada en Ciencias) - AUTORA. Editora y divulgadora científica. Coordinadora editorial (papel y digital).

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