Volumen específico

Conceptos Molares
Constantes	Constante de Avogadro; Constante de Boltzmann; Constante de los gases;
Medidas físicas	Concentración másica; Concentración molar; Molalidad; Masa; Volumen; Densidad; Fracción molar; Fracción másica; Cantidad de sustancia; Masa molar; Masa atómica; Número de partículas; Presión; Temperatura termodinámica; Volumen molar; Volumen específico;
Leyes	Ley de Charles; Ley de Boyle; Ley de Gay-Lussac; Ley de los gases combinados; Ley de Avogadro; Ley de los gases ideales;
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En termodinámica, el volumen específico ( $v$ ,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:

\nu ={\frac {V}{m}}=\rho ^{-1}={\frac {\tilde {V}}{M}}

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 $PV={nRT}$ y ${\textstyle n={\frac {m}{M}}}$

\nu ={\frac {V}{m}}={\frac {RT}{PM}}

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:

v={\frac {1}{\rho }}={\frac {\tilde {V}}{M}}=\sum _{i}w_{i}\cdot {\bar {v_{i}}}

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
Nombre de la sustancia	(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

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

Datos: Q683556

[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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