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En termodinámica , el volumen específico de una sustancia (símbolo: ν o ) es una propiedad intrínseca de una sustancia, definida como la relación entre el volumen de la sustancia (V) y su masa (m). Es el recíproco de la densidad ( ):

El volumen específico se define como la cantidad de metros cúbicos ocupados por un kilogramo de una sustancia en particular. La unidad estándar es el metro cúbico por kilogramo , pero otras unidades incluyen , o . [1]

El volumen específico de un gas ideal está relacionado con la constante del gas (R) y la temperatura del gas (T), la presión (P) y la masa molar (M) como se muestra:

Desde y

Aplicaciones [ editar ]

El volumen específico se aplica comúnmente a:

Imagine una cámara hermética de volumen variable que contiene una cierta cantidad de átomos de oxígeno gaseoso. Considere los siguientes cuatro ejemplos:

  • Si la cámara se hace más pequeña sin permitir la entrada o salida de gas, la densidad aumenta y el volumen específico disminuye.
  • Si la cámara se expande sin dejar entrar o salir gas, la densidad disminuye y aumenta el volumen específico.
  • Si el tamaño de la cámara permanece constante y se inyectan nuevos átomos de gas, la densidad aumenta y el volumen específico disminuye.
  • Si el tamaño de la cámara permanece constante y se eliminan algunos átomos, la densidad disminuye y el volumen específico aumenta.

El volumen específico es una propiedad de los materiales, definida como la cantidad de metros cúbicos ocupados por un kilogramo de una sustancia en particular. La unidad estándar es el metro cúbico por kilogramo (m 3 / kg om 3 · kg −1 ).

A veces, el volumen específico se expresa en términos de la cantidad de centímetros cúbicos ocupados por un gramo de una sustancia. En este caso, la unidad es el centímetro cúbico por gramo (cm 3 / go cm 3 · g −1 ). Para convertir m 3 / kg a cm 3 / g, multiplique por 1000; a la inversa, multiplique por 0,001.

El volumen específico es inversamente proporcional a la densidad. Si la densidad de una sustancia se duplica, su volumen específico, expresado en las mismas unidades básicas, se reduce a la mitad. Si la densidad cae a 1/10 de su valor anterior, el volumen específico, expresado en las mismas unidades base, aumenta en un factor de 10.

La densidad de los gases cambia incluso con ligeras variaciones de temperatura, mientras que las densidades de líquidos y sólidos, que generalmente se consideran incompresibles, cambiarán muy poco. El volumen específico es el inverso de la densidad de una sustancia; por lo tanto, se debe tener en cuenta una cuidadosa consideración cuando se trata de situaciones que involucran gases. Los pequeños cambios de temperatura tendrán un efecto notable en volúmenes específicos.

La densidad media de la sangre humana es de 1060 kg / m 3 . El volumen específico que se correlaciona con esa densidad es 0,00094 m 3 / kg. Observe que el volumen específico medio de sangre es casi idéntico al del agua: 0,00100 m 3 / kg. [2]

Ejemplos de aplicación [ editar ]

Si uno se propone determinar el volumen específico de un gas ideal, como el vapor sobrecalentado, usando la ecuación donde la presión es 2500 lbf / in 2 , R es 0.596, la temperatura es Rankine 1960. En ese caso, el volumen específico sería igual a 0.4672 en 3 / lb. Sin embargo, si la temperatura se cambia a 1160 Rankine, el volumen específico del vapor sobrecalentado habría cambiado a 0.2765 en 3 / lb, que es un cambio general del 59%.

Conocer los volúmenes específicos de dos o más sustancias permite encontrar información útil para determinadas aplicaciones. Para una sustancia X con un volumen específico de 0,657 cm 3 / gy una sustancia Y con un volumen específico de 0,374 cm 3 / g, la densidad de cada sustancia se puede encontrar tomando la inversa del volumen específico; por lo tanto, la sustancia X tiene una densidad de 1.522 g / cm 3 y la sustancia Y tiene una densidad de 2.673 g / cm 3 . Con esta información, se pueden encontrar las densidades específicas de cada sustancia entre sí. El peso específico de la sustancia X con respecto a Y es 0.569, mientras que el peso específico de Y con respecto a X es 1.756. Por lo tanto, la sustancia X no se hundirá si se coloca sobre Y. [3]

Tabla de volúmenes específicos comunes [ editar ]

La siguiente tabla muestra densidades y volúmenes específicos para varias sustancias comunes que pueden ser útiles. Los valores se registraron a temperatura y presión estándar, que se define como aire a 0 ° C (273.15 K, 32 ° F) y 1 atm (101.325 kN / m 2 , 101.325 kPa, 14.7 psia, 0 psig, 30 in Hg, 760 torr). [4]

* valores no tomados a temperatura y presión estándar

Referencias [ editar ]

  1. ^ Moran, Michael. Fundamentos de la Ingeniería Termodinámica . Wiley. ISBN 978-0-470-49590-2.
  2. Silverthorn, Dee. Fisiología humana . Pearson. ISBN 978-0-321-55980-7.
  3. ^ Walker, Jearl. Fundamentos de Física . Halliday. ISBN 978-0-470-04472-8.
  4. ^ "Caja de herramientas de ingeniería" . Consultado el 14 de abril de 2013 .