比容積水、空気、蒸気、窒素および理想ガス

の 特定のボリューム それは各要素または材料の集中的な特性です。数学的には、一定量の物質（キログラムまたはグラム）が占める体積の関係として定義されます。言い換えれば、それは密度の逆数です。.

密度は、1mLの物質の重さ（液体、固体、気体、または均質または不均一混合物）を示します。一方、比容積とは、1 g（または1 kg）を占める容積を指します。したがって、物質の密度を知っていれば、その比体積を決定するために逆数を計算するだけで十分です。.

「特定の」という言葉は何を表していますか？ある特性が特定であると言われるとき、それはそれが質量の関数として表現されることを意味します。.

比容積が通常表される単位は（m³/ Kg）または（cm）³/ g）。しかし、この特性は質量には依存しませんが、温度または物質への圧力の入射など、他の変数に依存します。これはより高い温度でより多くの容積を占めるために物質のグラムを引き起こします.

索引

水から

最初の画像では、液体の表面と混ざり合う水滴が見えます。当然のことながら、それは物質なので、その質量は他のものと同様に体積を占めます。この巨視的体積は、その分子の体積と相互作用の積です。.

水分子は化学式Ｈを有する。₂または、分子量18g / mol程度のもの。それが示す密度は温度にも依存し、マクロスケールではその分子の分布は可能な限り均質であると考えられています。.

温度Ｔにおける密度ρの値を用いて、液体水の比体積を計算するためには、以下の式を適用することで十分である。

v =（1 /ρ）

これは、温度計を用いて水の密度を実験的に決定し、次いで数学的計算を行うことによって計算される。各物質の分子は互いに異なるので、結果として生じる比体積も異なる.

広範囲の温度にわたる水の密度が0.997 kg / mの場合³, その特定の容積は1,003 mです³/ kg.

空気は均質な気体混合物で、主に窒素（78％）、続いて酸素（21％）、そして最後に地球の大気中の他の気体から構成されています。その密度は分子の混合物すべての巨視的表現であり、それらは効率的に相互作用せず、あらゆる方向に伝播する.

この物質は連続的であると仮定されているので、容器内でのその伝播はその組成を変えません。やはり、記載された温度および圧力の条件で密度を測定することによって、どの容積が１ｇの空気を占めるかを決定することができる。.

比容積は1 /ρであり、そのρは水のそれよりも小さいので、その比容積はより大きい。.

この事実の説明は、水と空気の相互作用の分子間相互作用に基づいています。後者は、湿気があっても、非常に低温と高圧にさらされない限り凝縮しません。.

同じ条件下で、1グラムの蒸気が1グラムの空気よりも大きな体積を占めるのでしょうか。水分子とは異なり、空気は気相では水よりも密度が高い.

比体積は密度の逆数であるため、1グラムの蒸気が1グラムの空気よりも多くの体積を占めます（密度が低くなります）。.

流体としての水蒸気の物理的性質は、多くの工業的プロセスにおいて不可欠です：熱交換器の内部、湿度を上げるため、とりわけ機械をきれいにすること。.

業界内で大量の水蒸気を取り扱う場合、特に流体の力学に関して考慮すべき多くの変数があります。.

他の気体と同様に、それらの密度は（固体や液体とは対照的に）圧力と温度に大きく依存します。したがって、それらの比容積の値はこれらの変数に従って変わる。ここから集中的な特性に関してシステムを表現するためにその特定のボリュームを決定する必要性が生じます.

分子的な推論を通して実験値がなければ、窒素の密度を他のガスの密度と比較することは困難です。窒素分子は線状（N≡N）で、水分子は角張っています。.

「線」は「線」よりも容積が少ないのでブーメラン"それから、密度（m / V）の定義によって、窒素は水より密度が高いと予想することができます。 1.2506 Kg / mの密度を使う³, この値が測定された条件に対する比容積は0.7996 m³/ Kg;それは単に逆数（1 /ρ）です.

理想気体は、次の方程式に従うものです。

P = n RT / V

方程式は、構造または分子量としていかなる変数も考慮しないことが観察され得る。また、システムによって定義された空間内でガス分子がどのように相互作用するかについても考慮されていません。.

限られた範囲の温度と圧力では、すべてのガスが「同じように」振る舞います。このため、理想気体の方程式に従うと仮定することはある程度妥当です。したがって、この式から、気体のいくつかの特性、特に比容積を決定することができる。.

それを明確にするために、密度変数の観点から方程式を表現する必要があります：質量と体積。モルはnで表され、これらは気体の質量をその分子量で割った結果です（m / M）。.

可変質量mを方程式に入れると、それを体積で割れば密度を求めることができます。ここから密度をクリアしてから、方程式の両側を「反転」すれば十分です。これにより、最終的に特定の量が決定されます.

下の画像は、理想的なガスの比体積の最終表現に達するための各ステップを示しています.