Jeśli… masa cząsteczkowa znanego gazu, można manipulować prawem gazu doskonałego, aby znaleźć gęstość gazu. To tylko kwestia podłączenia odpowiednich zmiennych i wykonania kilku obliczeń.
Kluczowe informacje: Jak obliczyć gęstość gazu
- Gęstość jest zdefiniowana jako masa na jednostkę objętości.
- Jeśli wiesz, ile masz gazu i jego objętość, obliczenia są łatwe. Zwykle masz tylko dorozumiane informacje i musisz użyć idealnego prawa gazu, aby znaleźć brakujące bity.
- Idealnym prawem gazu jest PV = nRT, więc jeśli znasz wystarczającą wartość, możesz obliczyć objętość (V) lub liczbę moli (n). Czasami musisz przekonwertować liczbę moli na gram.
- Idealne prawo gazu można zastosować do przybliżenia zachowania się gazów rzeczywistych, ale w wyniku zawsze pojawia się trochę błędu.
Jak obliczyć gęstość gazu
Jaka jest gęstość gazu masa cząsteczkowa 100 g / mol przy 0,5 atm i 27 stopniach Celsjusza?
Zanim zaczniesz, pamiętaj, czego szukasz jako odpowiedź w kategoriach jednostek. Gęstość definiuje się jako masę na jednostkę objętości, którą można wyrazić w gramach na litr lub gramach na mililitr. Może być konieczne
wykonać konwersje jednostek. Uważaj na niedopasowania jednostek po podłączeniu wartości do równań.Najpierw zacznij z idealnym prawem gazowym:
PV = nRT
gdzie P = ciśnienie, V = objętość, n = liczba moli gazu, R = stała gazu = 0,0821 L · atm / mol · K, a T = temperatura absolutna (w kelwinach).
Dokładnie sprawdź jednostki R. To tutaj wiele osób ma kłopoty. Otrzymasz niepoprawną odpowiedź, jeśli wprowadzisz temperaturę w stopniach Celsjusza lub ciśnienie w paskalach itp. Zawsze używaj atmosfery dla ciśnienia, litrów dla objętości i Kelvina dla temperatury.
Aby znaleźć gęstość gazu, musisz znać masę gazu i objętość. Najpierw znajdź głośność. Oto idealne równanie prawa gazu, które rozwiązano dla V:
V = nRT / P
Po znalezieniu objętości musisz znaleźć masę. Liczba moli to miejsce, od którego można zacząć. Liczba mole to masa (m) gazu podzielona przez jego masę cząsteczkową (MM):
n = m / MM
Podstaw tę wartość masy do równania objętości zamiast n:
V = mRT / MM · P
Gęstość (ρ) to masa na objętość. Podziel obie strony przez m:
V / m = RT / MM · P
Następnie odwróć równanie:
m / V = MM · P / RT
ρ = MM · P / RT
Teraz masz przepisaną idealną ustawę o gazie w formie, której możesz użyć z otrzymanymi informacjami. Aby znaleźć gęstość gazu, wystarczy wprowadzić wartości znanych zmiennych. Pamiętaj, aby używać temperatury bezwzględnej dla T:
27 stopni Celsjusza + 273 = 300 kelwinów
ρ = (100 g / mol) (0,5 atm) / (0,0821 L · atm / mol · K) (300 K) ρ = 2,03 g / L
Gęstość gazu wynosi 2,03 g / l przy 0,5 atm i 27 stopniach Celsjusza.
Jak zdecydować, czy masz prawdziwy gaz
Prawo gazu doskonałego jest napisane dla gazów idealnych lub doskonałych. Możesz używać wartości dla gazów rzeczywistych, o ile działają one jak gazy idealne. Aby użyć wzoru na prawdziwy gaz, musi on mieć niskie ciśnienie i niską temperaturę. Rosnące ciśnienie lub temperatura podnosi energię kinetyczną gazu i zmusza cząsteczki do interakcji. Podczas gdy prawo gazu doskonałego może nadal oferować przybliżenie w tych warunkach, staje się mniej dokładne, gdy cząsteczki są blisko siebie i są podekscytowane.