什么是体积-物理-定义

什么是体积-物理。体积是一个基本的物理量。体积是一个衍生量,它表达了物体的三维范围。优德app热能工程

什么是体积

什么是体积物理体积是一个基本物理量体积是一个导出的量,它表示t吗三个维度的程度一个对象。体积通常用SI导出的单位进行数值量化立方米。例如,a(即一个球的体积)被推导为V = 4/3πr3.,其中r是球面的半径。再举一个例子,立方体的体积等于边乘以边乘以边。因为正方形的每条边都是相等的,所以它可以是一条边的长度立方

如果一个正方形的边是3米,那么它的体积就是3米乘以3米乘以3米,或者是27立方米。

不同体积计算公式
体积公式对于一些常见的三维物体:

formulas-for-volume-calculations-min

什么是特定音量

密度-气-液-固
各种物质在大气压力下的典型密度。

具体的体积是一个强度变量,而体积是一个广泛的变量。在国际单位制中,单位体积的标准单位是立方米/千克(m3./公斤)。英国制的标准单位是立方英尺每磅(ft3./磅)。

一种物质的密度(ρ)是它的倒数具体的体积(ν)。

ρ = m/V = 1/ρ

密度定义为单位体积质量。它也是一个强度性质,其数学定义为质量除以体积:

ρ= m / V

最低比体积的材料-地球上密度最大的材料
的核子(质子中子)构成了普通原子的大部分质量,但普通物质的密度往往受限于我们能把这些核子装得多紧,还取决于一种物质的内部原子结构。的密度最大的物质在地球上发现的是金属锇,但与白色等奇异天体的密度相比,它的密度就相形见绌了矮星中子星

最密集材料清单:

  1. 锇- 22.6 x 103.公斤/米3.
  2. 铱- 22.4 x 103.公斤/米3.
  3. 铂- 21.5 x 103.公斤/米3.
  4. 铼- 21.0 x 103.公斤/米3.
  5. 钚- 19.8 x 103.公斤/米3.
  6. 黄金- 19.3 x 103.公斤/米3.
  7. 钨- 19.3 x 103.公斤/米3.
  8. 铀- 18.8 x 103.公斤/米3.
  9. 钽- 16.6 x 103.公斤/米3.
  10. 水银- 13.6 x 103.公斤/米3.
  11. 铑- 12.4 x 103.公斤/米3.
  12. 钍- 11.7 x 103.公斤/米3.
  13. 引线- 11.3 x 103.公斤/米3.
  14. 银- 10.5 x 103.公斤/米3.

必须指出的是,钚是一种人造同位素,是由核反应堆。但事实上,科学家们已经发现了微量的自然存在的钚。

如果我们算上人造元素,目前为止密度最大的是钅黑钅黑化学元素是有符号的吗海关原子序数是108。它是一种合成元素(首次在德国哈斯合成),具有放射性。已知最稳定的同位素,269海关的半衰期约为9.7秒。它的估计密度是40.7 x 103.公斤/米3.。哈希姆的密度来自于高相对分子质量而从显著的减少离子半径镧系元素中的一种,称为镧系和锕系收缩

哈希姆的密度紧随其后Meitnerium(109号元素,以物理学家Lise Meitner的名字命名),它的估计密度为37.4 x 103.公斤/米3.

容积变化
一般来说,密度因此具体的体积可以改变了通过改变压力或者是温度。增加了压力总是会增加密度的材料。压强对密度的影响液体固体非常非常小。另一方面,气体的密度受到压力的强烈影响。这表示为压缩系数压缩系数是流体或固体在压力变化时相对体积变化的量度。

温度的影响对液体和固体的密度也很重要。大多数物质扩大加热后合同时冷却。然而,膨胀或收缩的量因材料而异。这种现象被称为热膨胀。温度变化时,材料的体积变化如下关系式所示:

热膨胀

其中,∆T为温度变化量,V为原始体积,∆V为体积变化量,和αV体积膨胀系数

必须指出,这条规则也有例外。例如,不同于大多数液体,它变成在结冰时密度更小。它的最大密度为3.98°C (1000 kg/m)3.),而冰的密度为917公斤/米3.。差别约为9%,因此冰漂浮在液体水

原子核和原子的体积

结构的物质。
结构的物质。

原子由小而大的组成被快速移动的云包围着电子。原子核是由质子和中子。典型的核半径约为10−14m.假设为球形,核半径可按如下公式计算:

r =0。一个1/3

在r0= 1.2 x 10-15年M = 1.2 FM

如果我们用这个近似,我们可以得到原子核的体积是4/3πr的数量级3.23日或7日×10−453.对于氢原子核或者1721×10−453.238U细胞核。这些体积是原子核和原子核(质子和中子)所包含的大约99.95%原子的质量。

原子是真空吗?

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用灰色阴影的电子云描绘氦-4原子。质子和中子最有可能在同一空间的中心点被发现。授权CC BY-SA 3.0

原子的体积是关于15个数量级更大的比原子核的体积大。为铀原子,范德瓦尔斯半径是关于186 PM = 1.86 ×10−10。范德瓦尔斯半径rw,一个原子的半径是一个虚硬球的半径,表示另一个原子最接近的距离。假设为球形,铀原子的体积约为26.9×10−303.。但是这个“巨大”的空间主要被电子占据,因为只占约1721×10−453.的空间。这些电子加在一起仅占整个原子的一小部分(比方说0.05%)。

看起来,空间,实际上是物质,但事实并非如此。由于电子的量子性质,电子不是点粒子,它们被涂抹在整个原子上。经典描述不能用在原子尺度上描述事物。在原子尺度上,物理学家发现量子力学能很好地描述原子尺度上的事物。在量子力学中粒子的位置不是在一个精确的位置上,它们被描述为a概率密度函数。因此,原子中的空间(电子和原子核之间)不是空的,而是由电子的概率密度函数(通常被称为“电子云”)。

反应堆冷却剂系统中的冷却剂体积

核反应堆- WWER 1200
WWER-1200核反应堆及主冷却系统。
来源:gidropress.podolsk.ru
经АО ОКБ“ГИДРОПРЕСС”许可使用

在典型的现代压水反应堆(pwr)反应堆冷却剂系统(RCS),如图所示,包括:

所有RCS组件都位于安全壳厂房

正常运行时,有一个压缩液体水在反应堆容器内,有回路和蒸汽发生器。压力维持在16 mpa。在这个压力下,水大约在350°C(662°F)。进水温度约为290°C(554°F)。反应堆堆芯中的水(冷却剂)被加热到大约325°C(617°F)当水流过核心。正如可以看到的,反应堆包含大约25°C过冷冷却剂(距离饱和)。volume-of-reactor-coolant-system这种高压是由加压器,一个单独的容器,连接到一次电路(热腿),并部分填充(部分饱和蒸汽)加热到饱和温度(沸点)为所需压力所淹没电加热器。稳压器的温度可以保持在350°C。在正常情况下,大约60%稳压器的体积占压缩的水40%体积占饱和蒸汽

下表为典型压水堆的体积。

这是一个说明性的例子,下面是数据符合任何反应堆设计。

必须注意的是冷却液的体积显著变化温度冷却剂。的总质量在冷却剂保持不变的情况下,水量的变化并不等于水量的变化。反应堆冷却剂体积随温度变化密度的变化。大多数物质扩大w母鸡加热合同时冷却。然而,膨胀或收缩的量因材料而异。这种现象被称为热膨胀。温度变化时,材料的体积变化如下关系式所示:

热膨胀

其中,∆T为温度变化量,V为原始体积,∆V为体积变化量,和αV体积膨胀系数

图-密度-水温
液体(压缩)水的密度是水温度的函数

体积热膨胀系数对水不是恒定的在温度范围内,并随温度升高而升高(尤其是在300°C),因此密度的变化为不是线性的有温度(如图所示)。

参见:蒸汽表

在正常情况下反应堆冷却剂系统中冷却剂的总体积几乎是恒定的。另一方面,在瞬态负载条件下音量可以显著改变。这些变化自然反映在增压水位的变化。当反应堆冷却剂的平均温度逐渐降低时,总水量也随之减少,从而降低了稳压器的液位。在负荷逐渐增加的情况下,反应堆冷却剂平均温度的增加会导致总水量膨胀,从而提高稳压器的水平。这些影响必须由稳压器液位控制系统控制。

控制音量-控制音量分析

动量守恒-流体一个控制体积是空间中为流动系统的质量和能量平衡的热力学研究而选择的一个固定区域。的边界控制体积可能是真实的还是虚构的信封。控制面是控制体的边界。

例如,可以使用控制体积分析来确定流体的动量变化率。在这个分析中,我们将考虑一个流管(控制体积),正如我们为88top优德官网中文版 。在这个控制体积控制体积内流体动量的任何变化都是由于外部力量对该体积内流体的作用。

参见:动量公式

从图中可以看出控制体积法可以用来分析流体中的动量守恒定律。控制体积是一个虚构的表面附上一卷有趣的资料。控制体积可以是固定的也可以是移动的,可以是刚性的也可以是可变形的。为了确定作用在控制体表面上的所有力,我们必须求解控制体中的守恒定律。

选择控制音量

控制卷可以选择为流体流经的任意卷。这个体积可以是静态的,移动的,甚至在流动过程中是变形的。为了解决任何问题,我们必须解决基本的守恒定律在这个体积。知道所有相对于控制面的流速是非常重要的,因此在分析过程中准确地定义控制体积的边界是非常重要的。

例子:水射流击打一个固定的板

动量方程-水射流一个固定板(如水磨的叶片)是用来使水流偏转的1米/秒和一个角度90°。它发生在大气压下,质量流量等于Q = 1米3./秒

  1. 计算压力。
  2. 计算身体力。
  3. 计算总力。
  4. 计算合力。

解决方案

  1. 压力为零,因为控制容积的入口和出口的压力都是大气压。
  2. 由于控制音量小,我们可以忽略身体的力量由于重力的重量。
  3. Fx=ρ。q。(w1 x- w2 x) = 1000。1。(1 - 0) =1000牛
    Fy=0
    F=(1000 0)
  4. 合力在平面上大小相同,但方向相反与总力相反F(忽略摩擦和重量)。

水射流对板材施加作用力1000牛在x方向上。

引用:
反应堆物理与热水力学:
  1. J. R. Lamarsh,核反应堆理论导论,第二版,Addison-Wesley,雷丁,MA(1983)。
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  4. Glasstone Sesonske。核反应堆工程:反应堆系统工程,施普林格;第4版,1994,ISBN: 978-0412985317
  5. Kazimi Mujid S.核系统卷I:热工水力基础,第二版。CRC出版社;2版,2012,ISBN: 978-0415802871
  6. 李永强,王永强,王永强。核电厂热力系统的热力学w88优德app分析。施普林格;2015年,ISBN: 978-3-319-13419-2
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  8. 现代流体力学。优德体育w88官网手机版施普林格,2010,ISBN 978-1-4020-8670-0。
  9. 美国能源、热力学、传热和流体流动部。w88优德appw88优德备用网址 微博美国能源部基础手册,卷1,2和3。1992年6月。

参见:

热力学性质

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