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:
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