Ποια είναι η μάζα σε 5 λίτρα αέρα 20 βαθμών Κελσίου;
* Η πυκνότητα είναι κλειδί: Η μάζα μιας ουσίας εξαρτάται από την πυκνότητα της. Η πυκνότητα ορίζεται ως μάζα ανά όγκο μονάδας.
* Συμπιτιστικότητα του αέρα: Ο αέρας είναι συμπιεστικός. Αυτό σημαίνει ότι η πυκνότητα του αλλάζει με πίεση. Η υψηλότερη πίεση σημαίνει ότι τα μόρια αέρα είναι συσκευασμένα πιο κοντά, οδηγώντας σε υψηλότερη πυκνότητα.
* Ιδανικός νόμος αερίου: Η σχέση μεταξύ της πίεσης, του όγκου, της θερμοκρασίας και του αριθμού των γραμμομορίων (και επομένως της μάζας) ενός αερίου περιγράφεται από τον ιδανικό νόμο περί αερίου:
pv =nrt
Οπου:
* P =πίεση
* V =όγκος
* n =αριθμός κροταλιών
* R =Ιδανική σταθερά αερίου
* T =θερμοκρασία (στο Kelvin)
Για να υπολογίσετε τη μάζα των 5 λίτρων αέρα στους 20 βαθμούς Κελσίου, χρειάζεστε την πίεση:
1. Μετατρέψτε τη θερμοκρασία σε kelvin: 20 βαθμοί Κελσίου + 273.15 =293.15 k
2. Υποθέστε μια πίεση: Ας υποθέσουμε την τυπική ατμοσφαιρική πίεση, η οποία είναι περίπου 1 atm (101.325 kPa).
3. Χρησιμοποιήστε τον ιδανικό νόμο για το αέριο για να βρείτε τον αριθμό των moles (n)
4. Υπολογίστε τη μάζα χρησιμοποιώντας τη μοριακή μάζα αέρα (περίπου 28,97 g/mol).
Παράδειγμα:
Ας πούμε ότι η πίεση είναι 1 atm.
1. n =pv / rt =(1 atm * 5 L) / (0,0821 L * atm / mol * K * 293,15 K) ≈ 0,21 moles
2. mass =n * molar mass =0,21 moles * 28,97 g/mol ≈ 6,08 γραμμάρια
Επομένως, 5 λίτρα αέρα στους 20 βαθμούς Κελσίου και 1 πίεση atm έχει μάζα περίπου 6,08 γραμμάρια
