Volumen específico

En termodinámica, el volumen específico (,nu) de una sustancia es una propiedad intrínseca de la sustancia, definida como la relación entre el volumen de la sustancia (V) y su masa (m). Es el recíproco de la densidad ρ (rho) y está relacionado con el volumen molar y la masa molar:

Conceptos Molares
Constantes
Medidas físicas
Leyes

La unidad estándar de volumen específico es metros cúbicos por kilogramo (m3/kg), pero otras unidades incluyen pies3 /lb, pies3 /slug o mL/g.[1]

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

Desde y

Aplicaciones

El volumen específico se aplica comúnmente a:

Si en una cámara hermética de volumen variable que contiene una cierta cantidad de átomos de gas, se puede tener cuatro casos:

  • 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 ni salir gas, la densidad disminuye y el volumen específico aumenta.
  • 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.

La densidad de los gases cambia incluso con ligeras variaciones de temperatura, mientras que las densidades de líquidos y sólidos, cambian muy poco. Por lo que pequeños cambios de temperatura tendrán un efecto notable en volúmenes específicos.

La densidad media de la sangre humana es 1060 kg/m3, siendo el volumen específico que se correlaciona con esa densidad es 0,00094 m3/kg.[2]

Volumen específico de soluciones

El volumen específico de una solución no ideal es la suma de los volúmenes específicos parciales de los componentes:

M es la masa molar de la mezcla.

Volúmenes específicos comunes

La siguiente tabla muestra las densidades y los volúmenes específicos de varias sustancias a temperatura y presión estándar, es decir a 0 °C (273,15 K, 32 °F) y 1 atm (101,325 kN/m2, 101,325 kPa, 14,7 psia, 0 psig, 30 pulgadas de Hg, 760 torr).[3]

Nombre de la sustancia Densidad Volumen específico
(kg/m3) (m3/kg)
Aire 1.225 0.816
Hielo 916.7 0.00109
Agua (líquida) 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

* valores no tomados a temperatura y presión estándar

Referencias

  1. Moran, Michael (7 de diciembre de 2010). Fundamentals of Engineering Thermodynamics. Wiley. ISBN 978-0-470-49590-2.
  2. Silverthorn, Dee (2010). Human Physiology. Pearson. ISBN 978-0-321-55980-7.
  3. «Engineering Tool Box». Consultado el 14 de abril de 2013.
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