Volumen específico

En termodinámica, el volumen específico (${\displaystyle v}$,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:

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

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

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

Aplicaciones

El volumen específico se aplica comúnmente a:

• Volumen molar
• Volumen (termodinámica)
• Volumen molar parcial

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:

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

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]​

* valores no tomados a temperatura y presión estándar

Referencias