Ако молекулна маса на газ е известно, законът за идеалния газ може да се манипулира, за да се намери плътността на газа. Въпрос е само да включите правилните променливи и да извършите няколко изчисления.
Ключови заведения: Как да изчислим плътността на газа
- Плътността се определя като маса на единица обем.
- Ако случайно знаете колко газ имате и неговия обем, изчислението е лесно. Обикновено имате само мълчалива информация и трябва да използвате закона за идеалния газ, за да намерите липсващите битове.
- Законът за идеалния газ е PV = nRT, така че ако знаете достатъчно стойности, можете да изчислите обем (V) или брой молове (n). Понякога се налага да преобразувате броя на бенките в грамове.
- Законът за идеалния газ може да се използва за приблизително поведение на реални газове, но винаги има малко грешка в резултата.
Как да изчислим плътността на газа
Каква е плътността на един газ с моларна маса 100 g / mol при 0,5 атм и 27 градуса по Целзий?
Преди да започнете, имайте предвид какво търсите като отговор по отношение на единици.
плътност се определя като маса на единица обем, която може да бъде изразена в грамове на литър или грамове на милилитър. Може да ви се наложи направете единични преобразувания. Продължете да наблюдавате несъответствията на единицата, когато включвате стойности в уравнения.Първо, започнете със закона за идеалния газ:
PV = nRT
където P = налягане, V = обем, n = брой молове на газ, R = константа на газ = 0,0821 L · atm / mol · K, и T = абсолютна температура (в Келвин).
Разгледайте внимателно мерните единици на R. Тук много хора изпадат в неприятности. Ще получите грешен отговор, ако въведете температура в Целзий или налягане в Паскали и т.н. Винаги използвайте атмосфера за налягане, литри за обем и Kelvin за температура.
За да намерите плътността на газа, трябва да знаете масата на газа и обема. Първо намерете силата на звука. Ето уравнението на закона за идеалния газ, пренаредено да реши за V:
V = nRT / P
След като сте намерили обема, трябва да намерите масата. Броят на бенките е мястото, където да започнете. Броят на молове е масата (m) на газа, разделена на молекулната му маса (MM):
n = m / MM
Заместете тази стойност на масата в уравнението на обем вместо n:
V = mRT / MM · P
Плътността (ρ) е маса на обем. Разделете двете страни по m:
V / m = RT / MM · P
След това обърнете уравнението:
m / V = MM · P / RT
ρ = MM · P / RT
Сега имате законът за идеалния газ, пренаписан във форма, която можете да използвате с информацията, която ви беше дадена. За да намерите плътността на газа, просто включете стойностите на известните променливи. Не забравяйте да използвате абсолютна температура за T:
27 градуса по Целзий + 273 = 300 Келвина
ρ = (100 g / mol) (0,5 atm) / (0,0821 L · atm / mol · K) (300 K) ρ = 2,03 g / L
Плътността на газа е 2,03 g / L при 0,5 атм и 27 градуса по Целзий.
Как да решите дали имате истински газ
Законът за идеалния газ е написан за идеални или перфектни газове. Можете да използвате стойности за реални газове, стига те да действат като идеални газове. За да използвате формулата за истински газ, тя трябва да бъде при ниско налягане и ниска температура. Увеличаването на налягането или температурата повишава кинетичната енергия на газа и принуждава молекулите да взаимодействат. Въпреки че законът за идеалния газ все още може да предложи приближение при тези условия, той става по-малко точен, когато молекулите са близо една до друга и се възбуждат.