Cách Tính Khối Lượng Riêng Của Khí

Nếu biết  khối lượng phân tử  của một chất khí, thì có thể vận dụng định luật khí lý tưởng để tìm khối lượng riêng của chất khí đó. Nó chỉ là vấn đề của việc cắm các biến phù hợp và thực hiện một vài phép tính.

Bài học rút ra chính: Cách tính mật độ khí

• Mật độ được định nghĩa là khối lượng trên một đơn vị thể tích.
• Nếu bạn tình cờ biết bạn có bao nhiêu khí và thể tích của nó, thì việc tính toán rất dễ dàng. Thông thường, bạn chỉ có thông tin ngụ ý và cần sử dụng định luật khí lý tưởng để tìm các bit còn thiếu.
• Định luật khí lý tưởng là PV = nRT, vì vậy nếu bạn biết đủ các giá trị, bạn có thể tính được thể tích (V) hoặc số mol (n). Đôi khi bạn phải chuyển đổi số mol sang gam.
• Định luật khí lý tưởng có thể được sử dụng để tính gần đúng hoạt động của khí thực, nhưng luôn có một chút sai số trong kết quả.

Cách tính mật độ khí

Khối lượng riêng của một chất khí có khối lượng mol 100 g / mol ở 0,5 atm và 27 độ C là bao nhiêu?

Trước khi bắt đầu, hãy ghi nhớ những gì bạn đang tìm kiếm như một câu trả lời về đơn vị. Tỷ trọng được định nghĩa là khối lượng trên một đơn vị thể tích, có thể được biểu thị bằng gam trên lít hoặc gam trên mililit. Bạn có thể cần thực hiện chuyển đổi đơn vị . Hãy chú ý đến các đơn vị không khớp khi bạn cắm các giá trị vào phương trình.

Đầu tiên, hãy bắt đầu với định luật khí lý tưởng :

PV = nRT

trong đó P = áp suất, V = thể tích, n = số mol khí, R = hằng số khí = 0,0821 L · atm / mol · K, và T = nhiệt độ tuyệt đối  (tính bằng Kelvin).

Kiểm tra các đơn vị của R một cách cẩn thận. Đây là nơi mà nhiều người gặp rắc rối. Bạn sẽ nhận được câu trả lời không chính xác nếu nhập nhiệt độ tính bằng C hoặc áp suất tính bằng Pascal, v.v. Luôn sử dụng khí quyển cho áp suất, lít cho thể tích và Kelvin cho nhiệt độ.

Để tìm khối lượng riêng của khí, bạn cần biết khối lượng của khí và thể tích. Đầu tiên, hãy tìm âm lượng. Dưới đây là phương trình định luật khí lý tưởng được sắp xếp lại để giải cho V:

V = nRT / P

Sau khi bạn đã tìm thấy khối lượng, bạn phải tìm khối lượng. Số mol là nơi bắt đầu. Số mol là khối lượng (m) của khí chia cho khối lượng phân tử của nó (MM):

n = m / MM

Thay giá trị khối lượng này vào phương trình khối lượng thay cho n:

V = mRT / MM · P

Mật độ (ρ) là khối lượng trên một thể tích. Chia cả hai vế cho m:

V / m = RT / MM · P

Sau đó đảo ngược phương trình:

m / V = ​​MM · P / RT ρ = MM · P / RT

Bây giờ bạn có luật khí lý tưởng được viết lại dưới dạng bạn có thể sử dụng với thông tin bạn được cung cấp. Để tìm khối lượng riêng của khí, chỉ cần nhập các giá trị của các biến đã biết. Hãy nhớ sử dụng nhiệt độ tuyệt đối cho T:

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

Khối lượng riêng của khí là 2,03 g / L ở 0,5 atm và 27 độ C.

Làm thế nào để quyết định nếu bạn có một thực khí

Định luật khí lý tưởng được viết cho khí lý tưởng hoặc khí hoàn hảo. Bạn có thể sử dụng các giá trị cho khí thực miễn là chúng hoạt động giống như khí lý tưởng. Để sử dụng công thức cho một khí thực, nó phải ở áp suất thấp và nhiệt độ thấp. Việc tăng áp suất hoặc nhiệt độ làm tăng động năng của chất khí và buộc các phân tử tương tác với nhau. Trong khi định luật khí lý tưởng vẫn có thể đưa ra giá trị gần đúng trong những điều kiện này, nó trở nên kém chính xác hơn khi các phân tử ở gần nhau và bị kích thích.