Objętość właściwa: co to znaczy i jak ją obliczyć

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Objętość ( V ) to przestrzeń zajmowana przez materiał. Jest to właściwość ogólna lub rozległa , ponieważ zależy od ilości materii i nie pozwala na identyfikację lub odróżnienie jednego materiału od drugiego. Oznacza to, że wszystkie materiały mają objętość niezależnie od ich stanu fizycznego i innych cech; Dwa materiały mogą mieć taką samą objętość, mimo że są różne.

Jednostką miary objętości jest metr sześcienny m 3 . Jednostki takie jak centymetr sześcienny cm 3 są również używane do mierzenia brył regularnych. W przypadku cieczy i gazów stosuje się decymetr sześcienny dm 3 i mililitr ml.

W przeciwieństwie do objętości, objętość właściwa ( v ) odnosi się do objętości materiału na jednostkę masy (m). Jest to właściwość intensywna lub specyficzna , ponieważ jest charakterystyczna dla każdego materiału, a zatem pozwala odróżnić niektóre materiały od innych.

Jednostką miary objętości właściwej jest metr sześcienny na kilogram (m 3 /kg), chociaż można ją wyrazić w mililitrach na gram (ml/g) lub stopach sześciennych na funt (ft 3 /lb). Objętość właściwa (v) jest wyrażona przez równość

równanie 1


Przykład. Oblicz objętość właściwą przedmiotu o masie 15,29 kg na powierzchni 15,2 m 3 .

Biorąc to pod uwagę

równanie 1

Więc:

równanie 2


Specyficzna objętość i gęstość

Ze wzoru na objętość właściwą ( v ) można obliczyć objętość ( V ). znowu tak

równanie 1

wówczas otrzymuje się równanie [1]:

równanie 3

Z drugiej strony gęstość ( ρ ) to ilość masy substancji w jednostce objętości. Ta właściwość jest odwrotna do określonej objętości ( v ). To, biorąc pod uwagę, że jeśli gęstość jest

równanie 4

zastępując V równaniem [1]:

równanie 5

I usuwając masę ( m ) zarówno z licznika, jak i mianownika:

równanie 6

aby:

równanie 7

Z kolei objętość właściwa (v) jest odwrotna do gęstości ( ρ ), wiedząc, że jeśli

równanie 7

podczas czyszczenia jednostki:

równanie 8

Teraz rozwiązanie dla określonej objętości ( v ):

równanie 9

Krótko mówiąc, ρ =1/v i v=1/ρ , co pokazuje, że są to dwie odwrotności.


Przykład. Rozważmy ciecz o gęstości 750 kg/m 3 . Jaka jest jego objętość właściwa?

Tak

równanie 9

Więc

równanie 10


Zgodność między gęstością a objętością właściwą pozwala przewidywać zachowanie płynów, gdy zmieniają się warunki układu, w którym się znajdują. Na przykład, rozważając hermetyczną komorę zawierającą określoną liczbę cząsteczek gazu:

  • Jeśli komora rozszerza się, podczas gdy liczba cząsteczek pozostaje stała, gęstość gazu maleje, a objętość właściwa wzrasta.
  • Jeśli komora kurczy się, a liczba cząsteczek pozostaje stała, gęstość gazu wzrasta, a objętość właściwa maleje.
  • Jeśli objętość komory jest utrzymywana na stałym poziomie podczas usuwania niektórych cząsteczek, gęstość maleje, a objętość właściwa wzrasta.
  • Jeśli objętość komory jest utrzymywana na stałym poziomie podczas dodawania nowych cząsteczek, gęstość wzrasta, a objętość właściwa maleje.
  • Jeśli gęstość zostanie podwojona, jego objętość właściwa zmniejszy się o połowę.
  • Jeśli objętość właściwa zostanie podwojona, gęstość zmniejszy się o połowę.

Nieskończenie mała objętość właściwa

Specyficzna objętość materiału w polu grawitacyjnym może zmieniać się w zależności od punktu. Na przykład objętość właściwa płynu, takiego jak atmosfera, wzrasta wraz ze wzrostem wysokości. Ta zmiana jest reprezentowana przez literę δ (delta), tak że δV to zmiana objętości (lub nieskończenie mała objętość), a δm to zmiana masy.

Nieskończenie mała objętość właściwa jest następnie wyrażana jako:

równanie 11

Objętość właściwa i ciężar właściwy

Jeśli znane są objętości właściwe dwóch substancji, informacje te można wykorzystać do obliczenia i porównania ich gęstości. Porównując gęstość, uzyskuje się wartości ciężaru właściwego. Jednym z zastosowań ciężaru właściwego jest przewidywanie, czy substancja unosi się na wodzie, czy tonie, gdy zostanie umieszczona na innej substancji.


Przykład. Jeśli substancja A ma objętość właściwą 0,358 cm 3 /g, a substancja B ma objętość właściwą 0,374 cm 3 /g, to która substancja zatonie lub unosi się na powierzchni drugiej?

Jak

równanie 7

biorąc odwrotność każdej wartości, uzyskamy gęstość.

substancja A

równanie 12

co odpowiada 2,79 g/cm 3 .

substancja B

równanie 13

co odpowiada 2,67 g/cm 3 .

Ciężar właściwy, porównując gęstość substancji A z gęstością substancji B wynosi

równanie 14

Podczas gdy ciężar właściwy substancji B w porównaniu do substancji A wynosi

równanie 15

Dlatego substancja A jest gęstsza niż substancja B, więc substancja A zatopiłaby się w substancji B lub B unosiłaby się w A.


Źródła

Dobson, K i in . Nauki fizyczne . Nowy Jork: Holt Mcdougal, 2013
Hewitt, P. Fizyka pojęciowa . Meksyk: Pearson Education, wydanie dziesiąte, 2007.
Kirkpatricj, L., Francis, G. Physics: Spojrzenie na świat . Meksyk: Cengage Learning Publishers, 2010.

-Reklama-

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

Artículos relacionados