¿Qué es el volumen específico? – Definición, Fórmula y Unidades

Publicado el 26 octubre, 2021

¿Qué es el volumen específico?

Imagina una roca que pesa 5 kg (alrededor de 11 libras). Probablemente puedas imaginarte el tamaño de una roca como esa; si bien podrías llevarla, no podrías comenzar a saltarla en un lago.

Ahora imagina una esponja de 5 kg. Una esponja del mismo tamaño que tu piedra pesaría significativamente menos, por lo que una esponja de 5 kg tendría que ser bastante grande. Por tanto, aunque tuvieran el mismo peso, tendrían volúmenes muy diferentes.

El volumen específico es una medida de un material relacionada con su volumen y masa. Se relaciona con sólidos, líquidos y gases, y cuantifica la cantidad de espacio que ocupa una determinada masa de material.

Se miden volúmenes específicos para diferentes materiales a temperatura y presión estándar , que se define como 0 grados Celsius y 1 atm (o atmósfera). Por lo tanto, puede consultar una tabla de volúmenes específicos y calcular los volúmenes específicos de aire, agua o metano, por ejemplo. Debido a que los materiales se expanden cuando las temperaturas suben y se contraen cuando aumenta la presión, el valor cambiará si su material está a una temperatura más alta o bajo presión.

Fórmula para volumen específico

Para calcular el volumen específico, necesita conocer el volumen ( V ) y la masa ( m ). El volumen específico es igual al volumen dividido por la masa. Normalmente, el volumen se mide en metros cúbicos (m 3 ) y la masa se mide en kilogramos. A continuación, se calcula el volumen específico como volumen dividido por masa.

Observe que, dado que la densidad es masa sobre volumen, el volumen específico también se puede definir como el inverso de la densidad. Por lo tanto, también puede calcular el volumen específico utilizando la fórmula para la densidad inversa:

Densidad inversa

Para imaginarlo mejor, digamos que tiene un recipiente con una cierta cantidad de aire en su interior. Si aprieta el recipiente sin dejar salir aire, efectivamente ha reducido el volumen y disminuido su volumen específico. Sin embargo, también ha aumentado la densidad.

Entonces, digamos que su contenedor es de 10 galones, o 0.038 m 3 , y tiene un valor de 5 kg de aire allí. El volumen específico será:

0,038 / 5 = 0,0076 m 3 / kg

Apriete el recipiente a 5 galones, 0.019 m 3 , y su volumen específico ahora es:

0,019 / 5 = 0,0038 m 3 / kg

Su volumen específico disminuyó cuando disminuyó el volumen. Si su contenedor se hace más grande, el volumen específico aumentará y su densidad disminuirá.

Volumen específico para gases ideales

Ahora, analicemos el volumen específico para gases ideales …

La ley de los gases ideales se basa en supuestos que simplifican enormemente el movimiento de las partículas gaseosas. Esta ley hace que el análisis de las propiedades de los gases sea mucho más manejable. La mayoría de los gases a temperatura y presión estándar se comportan como gases “ideales” de todos modos.

La ley de los gases ideales relaciona la presión y el volumen con una constante de gas, temperatura y moles; los moles son una forma de cuantificar la cantidad de átomos o moléculas en su material. La constante de gas R es una constante universal igual a 0.08206 L (atm) / mol (K). La ley de los gases ideales establece que:

Ley de los gases ideales

El volumen específico de los gases ideales se relaciona con la constante de los gases R , la temperatura T , la presión P , y la masa molar M . La formula es:

Volumen específico para un gas ideal

Ahora, asegúrese de obtener las unidades correctas:

  • R es 0.08206 L (atm) / mol (K)
  • La temperatura está en Kelvin (K)
  • La presión está en atmósferas (atm)
  • La masa molar está en peso por moles (típicamente gramos por mol (g / mol))
  • El volumen específico está en litros por gramo (L / g)

Entonces, para un gas ideal, si la presión aumenta, todo el gas se contraerá, lo que significa que el volumen se reducirá. Si el volumen se reduce, su volumen específico también se reducirá.

Considere nuevamente el contenedor de 10 galones (0.038 m 3 ) a una temperatura de 278 K y una presión de 1.5 atm. Si está trabajando con metano, que tiene una masa molar de 16 g / mol, su volumen específico será:

(0,08206 x 278) / (1,5 x 16)

22,81 / 24

volumen específico = 0,95 L / g

Digamos que agrega presión y ahora está a 2.5 atm. Tu volumen específico será:

(0,08206 x 278) / (2,5 x 16)

22,81 / 40

volumen específico = 0,57 L / g

El aumento de la presión redujo su volumen específico. Por el contrario, si aumenta la temperatura; vas a expandir el gas y tu volumen específico aumentará.

Unidades para volumen específico

La unidad más común para el volumen específico en unidades métricas es el metro cúbico por kilogramo (m 3 / kg), pero también se usa el centímetro cúbico por gramo (cm 3 / g). A veces se utilizan pies cúbicos por libra (ft 3 / lb), mililitros por gramo (ml / g) o litros por gramo (L / g).

Resumen de la lección

En esta lección, aprendió que el volumen específico es una medida de volumen dividida por masa, o:

v = V / m

También es la inversa de la densidad.

Para los gases ideales, el volumen específico es la constante del gas (0.08206 L (atm) / mol (K)) representada por R , multiplicada por la temperatura ( T ) y dividida por la presión ( P ) por la masa molar ( M ).

v = RT / PM

Las unidades comunes para el volumen específico son (m 3 / kg), pero también se utilizan centímetros cúbicos por gramo (cm 3 / g). A veces se utilizan pies cúbicos por libra (ft 3 / lb), mililitros por gramo (ml / g) o litros por gramo (L / g).

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