Cum se calculează densitatea unui gaz

Dacă se cunoaște masa moleculară a unui gaz, legea ideală a gazului poate fi manipulată pentru a găsi densitatea gazului. Este doar o chestiune de a conecta variabilele corecte și de a efectua câteva calcule.

Cheltuieli cheie: Cum se calculează densitatea gazelor

• Densitatea este definită ca masă pe unitatea de volum.
• Dacă se întâmplă să știți cât de mult gaz aveți și volumul său, calculul este ușor. De obicei, aveți doar informații implicite și trebuie să utilizați legea ideală a gazelor pentru a găsi biții care lipsesc.
• Legea gazului ideal este PV = nRT, deci dacă știți suficiente valori, puteți calcula volumul (V) sau numărul de alunițe (n). Uneori, trebuie să convertiți numărul de alunițe în grame.
• Legea gazelor ideale poate fi utilizată pentru a aproxima comportamentul gazelor reale, dar există întotdeauna un pic de eroare în rezultat.

Cum se calculează densitatea gazelor

Care este densitatea unui gaz cu masa molară 100 g / mol la 0,5 atm și 27 grade Celsius?

Înainte de a începe, rețineți ce căutați ca răspuns în ceea ce privește unitățile. Densitatea este definită ca masă pe unitate de volum, care poate fi exprimată în termeni de grame pe litru sau grame pe mililitru. Este posibil să fie nevoie să efectuați conversii în unități. Continuați să căutați nepotrivirile unității atunci când conectați valorile la ecuații.

În primul rând, începeți cu legea ideală a gazelor:

PV = nRT

unde P = presiune, V = volum, n = numărul de moli de gaz, R = constantă de gaz = 0,0821 L · atm / mol · K și T = temperatura absolută (în Kelvin).

Examinați cu atenție unitățile R. Aici se confruntă mulți oameni. Veți primi un răspuns incorect dacă introduceți o temperatură în Celsius sau o presiune în Pascals, etc. Folosiți întotdeauna atmosferă pentru presiune, litri pentru volum și Kelvin pentru temperatură.

Pentru a găsi densitatea gazului, trebuie să cunoașteți masa gazului și volumul. În primul rând, găsiți volumul. Iată ecuația ideală a legii gazului rearanjat pentru a rezolva V:

V = nRT / P

După ce ați găsit volumul, trebuie să găsiți masa. Numărul de alunițe este locul pentru a începe. Numărul de aluniți este masa (m) a gazului împărțită la masa moleculară (MM):

n = m / MM

Se înlocuiește această valoare de masă în ecuația de volum în locul n:

V = mRT / MM · P

Densitatea (ρ) este masa pe volum. Împărțiți ambele părți la m:

V / m = RT / MM · P

Apoi inversați ecuația:

m / V = ​​MM · P / RT
ρ = MM · P / RT

Acum aveți legea ideală privind gazele rescrisă într-un formular pe care îl puteți utiliza cu informațiile pe care vi le-ați dat. Pentru a găsi densitatea gazului, trebuie doar să conectați valorile variabilelor cunoscute. Nu uitați să folosiți temperatura absolută pentru T:

27 grade Celsius + 273 = 300 Kelvin
ρ = (100 g / mol) (0,5 atm) / (0,0821 L · atm / mol · K) (300 K) ρ = 2,03 g / L

Densitatea gazului este de 2,03 g / L la 0,5 atm și 27 grade Celsius.

Cum să decizi dacă ai un gaz real

Legea gazelor ideale este scrisă pentru gazele ideale sau perfecte. Puteți utiliza valori pentru gazele reale atât timp cât acționează ca gazele ideale. Pentru a utiliza formula pentru un gaz real, acesta trebuie să fie la presiune mică și temperatură scăzută. Creșterea presiunii sau a temperaturii crește energia cinetică a gazului și forțează moleculele să interacționeze. În timp ce legea ideală a gazelor poate oferi încă o aproximare în aceste condiții, devine mai puțin precisă atunci când moleculele sunt apropiate și excitate.