El volumen específico es una propiedad física de una sustancia que es la relación entre su volumen y su masa. Este es el mismo que el recíproco de su densidad. En otras palabras, el volumen específico es inversamente proporcional a la densidad. El volumen específico se aplica a todos los estados o materias, pero encuentra una aplicación práctica para los cálculos que involucran gases.
La unidad SI para volumen específico es metros cúbicos por kilogramo (m 3 / kg). Sin embargo, puede expresarse en otras unidades de volumen por masa, incluidos mililitros por gramo (mL / g) o pies cúbicos por libra (ft 3 / lb).
Fórmulas de volumen específicas
Hay tres fórmulas de volumen específicas comunes:
- ν = V / m donde V es el volumen ym es la masa
- ν = 1 / ρ = ρ -1 donde ρ es la densidad
- ν = RT / PM donde R es la constante del gas ideal, T es la temperatura, P es la presión y M es la masa molar
La primera ecuación se aplica a todos los estados de la materia.
La segunda ecuación se refiere principalmente a gases y líquidos, ya que son relativamente incompresibles por lo que su densidad no depende mucho de la temperatura o presión.
La tercera ecuación se aplica a gases ideales o al comportamiento aproximado de gases reales a bajas temperaturas y presiones.
El volumen específico es intrínseco e intensivo
Debido a que el volumen específico es por unidad de masa, su valor no depende del tamaño de la muestra. Por tanto, es una propiedad intrínseca e intensiva de la materia. Los valores de volumen específicos son los mismos, independientemente de dónde muestree una sustancia.
Cálculos de ejemplo
Tienes 5 kg de aire en un tanque de 0.037 m 3. ¿Cuál es el volumen específico del aire?
ν = V / m
ν = 0,037 m 3 / de 5 kg = 0,0074 m 3 / kg
La densidad de la plata es de 10,49 g / cm 3. ¿Cuál es su volumen específico?
ν = 1 / ρ
ν = 1 /(10,49 g / cm 3 ) = 0,095 cm 3 / g
Tabla de valores de volumen específicos
Las tablas enumeran valores de volumen específicos, generalmente junto con los valores de densidad. La mayoría de las veces, los valores se encuentran a temperatura y presión estándar (STP), que es 0 ° C (273,15 K, 32 ° F) y 1 atm.
| Sustancia | Densidad | Volumen específico |
|---|---|---|
| (kg / m 3 ) | (m 3 / kg) | |
| Aire | 1.225 | 0,78 |
| Hielo | 916,7 | 0,00109 |
| Agua (liquida) | 1000 | 0,00100 |
| Agua salada | 1030 | 0,00097 |
| Mercurio | 13546 | 0,00007 |
| R-22 * | 3,66 | 0,273 |
| Amoníaco | 0,769 | 1,30 |
| Dióxido de carbono | 1.977 | 0,506 |
| Cloro | 2.994 | 0.334 |
| Hidrógeno | 0.0899 | 11.12 |
| Metano | 0,717 | 1,39 |
| Nitrógeno | 1,25 | 0,799 |
| Vapor* | 0,804 | 1,24 |
Las sustancias marcadas con un asterisco (*) no están en STP
Existen tablas más extensas para una variedad de valores de temperatura y presión para refrigerantes, aire y vapor.
Usos específicos de volumen
El volumen específico encuentra uso en ingeniería, química y física. Aunque el concepto se aplica a cualquier estado de la materia, generalmente se usa para hacer predicciones sobre el comportamiento de los gases en condiciones cambiantes. Se aplica a los cálculos de volumen, volumen molar y volumen molar parcial.
Por ejemplo, considere una cámara sellada que contiene un número fijo de moléculas de gas:
- Si la densidad del gas se duplica, su volumen específico se reduce a la mitad.
- Si el volumen específico se duplica, la densidad se reduce a la mitad.
- Si la cámara se expande (aumenta el volumen) mientras el número de moléculas permanece constante, la densidad del gas disminuye y el volumen específico aumenta.
- Si la cámara se contrae (disminuye el volumen) mientras el número de moléculas permanece constante, la densidad del gas aumenta y el volumen específico disminuye.
- Si se eliminan algunas moléculas pero el volumen permanece constante, la densidad disminuye y el volumen específico aumenta.
- Si se agregan algunas moléculas pero el volumen permanece constante, la densidad aumenta y el volumen específico disminuye.
Volumen específico frente a gravedad específica
La gravedad específica es la relación entre la densidad de una sustancia y la densidad de otra sustancia. Dado que el volumen específico es el recíproco de la densidad, se puede utilizar para determinar la gravedad específica.
Por ejemplo, la gravedad específica predice si una sustancia flotará o se hundirá en otra sustancia. Si la sustancia A tiene un volumen específico de 0.358 cm 3 / gy la sustancia B tiene un volumen específico de 0.374 cm 3 / g, tomando el recíproco de cada valor se obtiene la densidad. Entonces, la densidad de A es 2.79 g / cm 3 y la densidad de B es 2.67 g / cm 3. El peso específico, comparando la densidad de A con B es 1.04 o el peso específico de B en comparación con A es 0.95. A es más denso que B, por lo que A se hunde en B o B flota en A.
Aprende además que es un azeótropo.
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