Πώς μετράτε την πυκνότητα ενός αερίου;

Εδώ είναι πώς να μετρήσετε την πυκνότητα ενός αερίου, μαζί με τις βασικές εκτιμήσεις:

Κατανόηση της πυκνότητας

Η πυκνότητα ορίζεται ως μάζα ανά όγκο μονάδας:

* Πυκνότητα (ρ) =μάζα (m) / όγκος (v)

Μέθοδοι μέτρησης πυκνότητας αερίου

1.

* Αρχή: Ο ιδανικός νόμος για το αέριο παρέχει μια σχέση μεταξύ πίεσης (P), όγκου (v), θερμοκρασίας (t) και του αριθμού των γραμμομορίων (n) ενός αερίου:

* pv =nrt

* Όπου το R είναι η ιδανική σταθερά αερίου.

* Διαδικασία:

1. Μετρήστε την πίεση (p) του αερίου χρησιμοποιώντας ένα μετρητή πίεσης.

2.

3. Μετρήστε τη θερμοκρασία (t) του αερίου χρησιμοποιώντας ένα θερμόμετρο.

4.

5. Υπολογίστε τη μάζα (m) του αερίου χρησιμοποιώντας τη μοριακή μάζα (m) του αερίου:

* m =n * m

6. Υπολογίστε την πυκνότητα (ρ) χρησιμοποιώντας τον τύπο:ρ =m / v

2. Μέθοδος μετατόπισης

* Αρχή: Αυτή η μέθοδος βασίζεται στη μετατόπιση ενός γνωστού όγκου υγρού από το αέριο.

* Διαδικασία:

1. Συμπληρώστε ένα δοχείο με γνωστό όγκο υγρού (π.χ. νερό)

2. Εισαγάγετε το αέριο στο δοχείο, μετατοπίζοντας μερικά από τα υγρά.

3. Μετρήστε τον όγκο του υγρού εκτοπισμένου.

4. Υπολογίστε τη μάζα του αερίου χρησιμοποιώντας την πυκνότητα του εκτοπισμένου υγρού και του όγκου του.

5. Υπολογίστε την πυκνότητα (ρ) χρησιμοποιώντας τον τύπο:ρ =m / v

Σημαντικές εκτιμήσεις:

* Θερμοκρασία και πίεση: Η πυκνότητα αερίου είναι ιδιαίτερα ευαίσθητη στις μεταβολές της θερμοκρασίας και της πίεσης. Βεβαιωθείτε ότι μετράτε με ακρίβεια αυτές τις παραμέτρους και διατηρείτε σταθερές συνθήκες κατά τη διάρκεια της διαδικασίας μέτρησης.

* Καθαρότητα αερίου: Οι ακαθαρσίες στο αέριο μπορούν να επηρεάσουν την πυκνότητα του. Χρησιμοποιήστε ένα καθαρό αέριο ή αντιπροσωπεύετε την παρουσία ακαθαρσιών.

* Ιδανική συμπεριφορά αερίου: Ο ιδανικός νόμος για το φυσικό αέριο λειτουργεί καλά για πολλά αέρια υπό κανονικές συνθήκες. Ωστόσο, σε υψηλές πιέσεις ή χαμηλές θερμοκρασίες, τα πραγματικά αέρια αποκλίνουν από την ιδανική συμπεριφορά. Σε αυτές τις περιπτώσεις απαιτούνται πιο πολύπλοκες εξισώσεις κατάστασης.

* Ακρίβεια: Η ακρίβεια της μέτρησης εξαρτάται από την ποιότητα των οργάνων και την ακρίβεια των μετρήσεων.

Παράδειγμα:

Ας υποθέσουμε ότι έχετε ένα δοχείο με όγκο 1 λίτρο γεμάτο με αέριο αζώτου σε πίεση 1 ατμόσφαιρας και θερμοκρασία 25 ° C.

* πίεση (p): 1 atm

* όγκος (v): 1 L

* Θερμοκρασία (t): 25 ° C + 273.15 =298.15 k

* Μοριακή μάζα αζώτου (m): 28.01 g/mol

* Ιδανική σταθερά αερίου (r): 0.0821 L · atm/mol · k

Χρήση του ιδανικού νόμου περί αερίου:

1. Υπολογίστε τον αριθμό των moles (n):

* n =(p * v) / (r * t) =(1 atm * 1 l) / (0,0821 l · atm / mol · k * 298,15 k) ≈ 0,0409 mol mol

2. Υπολογίστε τη μάζα (m):

* m =n * m =0,0409 mol * 28,01 g/mol ≈ 1,147 g

3. Υπολογίστε την πυκνότητα (ρ):

* ρ =m / v =1,147 g / 1 l =1,147 g / l

Επομένως, η πυκνότητα του αέριο αζώτου υπό αυτές τις συνθήκες είναι περίπου 1,147 g/L.