Volumul specific: ce înseamnă și cum se calculează

Volumul ( V ) este spațiul pe care îl ocupă un material. Este o proprietate generală sau extinsă , deoarece depinde de cantitatea de materie și nu permite ca un material să fie identificat sau diferențiat de altul. Adică toate materialele au un volum indiferent de starea lor fizică și de alte caracteristici; Două materiale pot avea același volum, deși sunt diferite.

Unitatea de măsură pentru volum este metrul cub m ³ . ^{Unități precum centimetrul cub cm 3} sunt, de asemenea, folosite pentru măsurarea solidelor obișnuite. Pentru lichide și gaze se utilizează decimetrul cub dm ³ și mililitru ml.

Spre deosebire de volum, volumul specific ( v ) se referă la volumul unui material pe unitate de masă (m). Este o proprietate intensivă sau specifică , deoarece este caracteristică fiecărui material și, prin urmare, permite diferențierea unor materiale de altele.

Unitatea de măsură pentru volum specific este metrul cub pe kilogram (m ³ /kg), deși poate fi exprimat în mililitri pe gram (ml/g) sau picioare cubi pe liră (ft ³ /lb). Volumul specific (v) este exprimat prin egalitate

Exemplu. Calculați volumul specific al unui obiect de 15,29 kg pe o suprafață de 15,2 m ³ .

Ținând cont de faptul că

asa de:

Volumul și densitatea specifice

Din formula volumului specific ( v ) se poate rezolva volumul ( V ). din nou, da

atunci se obține ecuația [1]:

Pe de altă parte, densitatea ( ρ ) este cantitatea de masă a unei substanțe într-o unitate de volum. Această proprietate este inversă volumului specific ( v ). Aceasta, ținând cont că dacă densitatea este

prin înlocuirea lui V cu ecuația [1]:

Și eliminând masa ( m ) atât de la numărător, cât și de la numitor:

astfel încât:

La rândul său, volumul specific (v) este reciproc cu densitatea ( ρ ), știind că dacă

la curățarea unității:

Acum, rezolvând volumul specific ( v ):

Pe scurt, ρ =1/v și v=1/ρ ceea ce arată că acestea sunt două reciproce.

Exemplu. Se consideră un lichid cu o densitate de 750 kg/m ³ . Care este volumul său specific?

Da

asa de

Corespondența dintre densitate și volumul specific permite prezicerea comportamentului fluidelor atunci când se schimbă condițiile sistemului în care se găsesc. De exemplu, când luăm în considerare o cameră etanșă care conține un anumit număr de molecule de gaz:

• Dacă camera se extinde în timp ce numărul de molecule rămâne constant, densitatea gazului scade și volumul specific crește.
• Dacă camera se contractă în timp ce numărul de molecule rămâne constant, densitatea gazului crește și volumul specific scade.
• Dacă volumul camerei este menținut constant în timp ce unele molecule sunt îndepărtate, densitatea scade și volumul specific crește.
• Dacă volumul camerei este menținut constant în timp ce se adaugă noi molecule, densitatea crește și volumul specific scade.
• Dacă densitatea este dublată, volumul său specific se reduce la jumătate.
• Dacă volumul specific este dublat, densitatea se reduce la jumătate.

Volumul specific infinitezimal

Volumul specific al unui material într-un câmp gravitațional poate varia de la un punct la altul. De exemplu, volumul specific al unui fluid, cum ar fi atmosfera, crește odată cu creșterea înălțimii. Această variație este reprezentată de litera δ (delta), astfel încât δV este modificarea volumului (sau volumul infinitezimal) și δm este modificarea masei.

Volumul specific infinitezimal este apoi exprimat astfel:

Volumul specific și greutatea

Dacă se cunosc volumele specifice a două substanțe, aceste informații pot fi utilizate pentru a calcula și compara densitățile acestora. Prin compararea densității, se obțin valori ale greutății specifice. O aplicație a greutății specifice este de a prezice dacă o substanță va pluti sau se va scufunda atunci când este plasată deasupra unei alte substanțe.

Exemplu. Dacă substanța A are un volum specific de 0,358 cm ³ /g și substanța B are un volum specific de 0,374 cm ³ /g, care substanță s-ar scufunda sau ar pluti deasupra celeilalte?

La fel de

luând inversul fiecărei valori se va obține densitatea.

substanta A

ceea ce este echivalent cu 2,79 g/cm ³ .

substanta B

ceea ce este echivalent cu 2,67 g/cm ³ .

Greutatea specifică, comparând densitatea substanței A cu cea a substanței B este

În timp ce greutatea specifică a substanței B în comparație cu cea a substanței A este

Prin urmare, substanța A este mai densă decât substanța B, așa că substanța A s-ar scufunda în substanța B sau B ar pluti în A.

Surse

Dobson, K şi colab . Științe fizice . New York: Holt Mcdougal, 2013
Hewitt, P. Conceptual Physics . Mexic: Pearson Education, a zecea ediție, 2007.
Kirkpatricj, L., Francis, G. Physics: A look at the world . Mexic: Cengage Learning Publishers, 2010.