v = V/ М = 1/ r, (1.4.16)
где V, М – объём, м3, и масса, кг, вещества; r - плотность вещества, то есть масса единицы объёма вещества, кг/м3; [ v ] = м3/кг. Соответственно vr = 1.
Если сплошность веществ нарушена порами, трещинами, пустотами, например, горные породы, то r таких веществ есть масса единицы объёма твёрдой фазы (твёрдая фаза горных пород – это их минеральный скелет). Плотность веществ определяется обычно экспериментально. Однако в ряде случаев для многокомпонентных веществ она может быть рассчитана на основании данных о плотности отдельных компонентов и их содержании в веществе. Метод расчёта будет рассмотрен ниже.
Для веществ с нарушенной сплошностью, когда часть объёма занята порами, трещинами, пустотами:
v = 1/ rоб, (1.4.17)
где rоб – объёмная плотность вещества, то есть масса единицы объёма сухого вещества в его естественном ненарушенном состоянии, кг/м3.
Взаимосвязь между r и rоб имеет следующий вид:
rоб = r (1 - Ро.п), (1.4.18)
где Ро.п – показатель общей пористости (разрешён термин общая пористость), характеризующий объёмную долю всех пустот в веществе, находящемся в естественном ненарушенном состоянии, определяется как
Ро.п = Vпор / V = Vпор / (Vпор + Vт.ф), отн. ед.; V -объём сухого вещества в естественном ненарушенномсостоянии, м3 ; Vпор , Vт.ф - объём пор, трещин, пустот и твёрдой фазы в веществе, находящемся соответственно в естественном ненарушенном состоянии, м3.
Величина Ро.п может измеряться либо в долях единицы (далее дол. ед.), как в формуле (1.4.18), либо в объёмных процентах. В последнем случае Ро.п определяется как Ро.п = 100 Vпор / (Vпор + Vт.ф) и перед Ро.п в (1.4.18) появляется сомножитель 0,01.
Если вещество, образующее ТС, находится в разрыхленном (разрушенном) состоянии, то v определяется как
v = 1/ rнас, (1.4.19)
где rнас - насыпная плотность вещества, то есть масса единицы объёма сухого вещества в разрыхленном состоянии, кг/м3.
Величина r нас определяется следующим образом:
rнас = rоб /Кр = r(1 - Ро.п)/Кр , (1.4.20)
где Кр – коэффициент разрыхления, показывающий, во сколько раз увеличивается объём вещества при его разрыхлении (разрушении),
Кр = Vразр / V; Vразр – объём сухого вещества, получаемый в результате его разрыхления.
На практике обычно принято определять не v, а r, rоб и rнас. Определяются они экспериментально по соответствующим методикам. У многокомпонентных веществ (смесей) плотность может быть рассчитана на основании данных о плотности их отдельных компонентов и их содержании в этих веществах. Метод этого расчёта будет рассмотрен ниже.
Одновременно с удельным объёмом v в термодинамике, при необходимости, используются молярныйVm и абсолютный V объёмы. Последний в основном называют просто объёмом.
Молярный объёмVm - объём 1 моля вещества. Наиболее широко применяется в химической термодинамике и при рассмотрении ТС, образованных газами и их смесями. Он определяется как
Vm = V/ nm или Vm = m /r = vm, (1.4.21)
где nm - количество вещества, образующего ТС, моль; m - молярнаямасса вещества, кг/моль.
Количество вещества nm - физическая величина, определяемая числом специфических структурных элементов (формульных единиц), образующих это вещество. Специфические структурные элементы (в химической термодинамике их называют формульными единицами) - это реально существующие частицы, такие, как атомы, молекулы, ионы, электроны, условные молекулы кристаллических веществ и полимеров и другие частицы или специфицированные группы частиц.
Единицей измерения количества вещества установлен моль, характеризующий количество вещества системы, содержащей столько же специфических структурных элементов, сколько содержится в 0,012 кг изотопа углерода
( 12 – массовое число углерода, то есть сумма протонов и нейтронов в его ядре, 6 – число протонов ). Число атомов в 0,012 кг
равно постоянной Авогадро, называемой числом Авогадро, имеющей наиболее достоверное значение (на 1986 г.) N A = 6,02213667 × 1023 моль-1. Таким образом, N A выражает число специфических структурных элементов, содержащихся в одном моле вещества.
Молярнаямасса веществаm - масса одного моля:
m = М / nm, (1.4.23)
где М – масса вещества, кг; [ m ] = кг/моль.
На практике m как однокомпонентных, так и многокомпонентных веществ экспериментально не определяют, а рассчитывают, принимая во внимание, что молярная масса однокомпонентного вещества пропорциональна его относительной молекулярной массеМ r (В), являющейся, как известно, безразмерной величиной, выражаемой в относительных единицах:
m = Km М r(В), (1.4.24)
где Km – размерный коэффициент пропорциональности, зависящий от системы единиц и равный: в СИ Km = 1 кг/кмоль = 10-3 кг/моль, в СГС
Km = 1 г/моль.
Следовательно, величина m, выраженная в кг/кмоль и г/моль, численно совпадает с относительной молекулярной массойМ r(В).
Относительная молекулярная массаМ r(В) вещества – физическая величина, равная отношению средней массы молекулы
вещества к 1/12 массы атома углерода
:
М r (В) =
, (1.4.25)
где
(
) – масса атома углерода
.
Величина М r(В) зависит от состава молекулы и определяется по формуле:
М r(В) =
, (1.4.26)
где Ar,i(ХЭ) – относительная атомная масса i- го химического элемента, атомы которого входят в состав молекулы вещества; na,i – число атомов i- го химического элемента в молекуле; j – количество элементов, образующих молекулу.
Относительная атомная масса Ar,i(ХЭ) химического элемента - физическая величина, равная отношению средней массы атома
данного химического элемента при его природном изотопном составе к
(
):
Ar,i(ХЭ) =
. (1.4.27)
Из равенства (1.4.27) следует, что Ar,i(ХЭ) является безразмерной величиной и выражается в относительных единицах. Величины Ar,i(ХЭ), как известно, приведены в таблице «Периодическая система элементов Д.И. Менделеева».






