Πώς επιλύετε την πυκνότητα σε έναν ιδανικό νόμο περί αερίου;
Κατανόηση της σχέσης
Ο ιδανικός νόμος για το φυσικό αέριο εκφράζεται ως:
* pv =nrt
Οπου:
* p είναι η πίεση (στο Pascals, PA)
* V είναι ο όγκος (σε κυβικά μέτρα, m³)
* n είναι ο αριθμός των γραμμομορίων αερίου
* r είναι η ιδανική σταθερά αερίου (8.314 j/mol · k)
* t είναι θερμοκρασία (στο Kelvin, k)
Πυκνότητα παραγωγής
Μπορούμε να χειριστούμε αυτήν την εξίσωση για επίλυση για πυκνότητα (ρ):
1. Moles and Mass: Ξεκινήστε αναγνωρίζοντας ότι ο αριθμός των moles (n) είναι ίσος με τη μάζα (m) διαιρούμενο με μοριακή μάζα (m):
* n =m/m
2. Αντικατάσταση: Αντικαταστήστε αυτήν την έκφραση για το «n» στον ιδανικό νόμο περί αερίου:
* PV =(m/m) RT
3. Αναδιάταξη: Τώρα, απομονώστε το «M/V» από τη μία πλευρά, καθώς αυτό αντιπροσωπεύει την πυκνότητα:
* m/v =pm/(rt)
4. Πυκνότητα: Δεδομένου ότι η πυκνότητα (ρ) είναι μάζα (m) διαιρούμενο με όγκο (V):
* ρ =pm/(rt)
Βασικά σημεία
* Μονάδες: Βεβαιωθείτε ότι χρησιμοποιείτε συνεπείς μονάδες για πίεση, όγκο και θερμοκρασία.
* Μοριακή μάζα: Θα πρέπει να γνωρίζετε τη μοριακή μάζα (m) του αερίου με το οποίο εργάζεστε.
* Ιδανική συμπεριφορά αερίου: Ο ιδανικός νόμος για το φυσικό αέριο προϋποθέτει ότι το αέριο συμπεριφέρεται ιδανικά, κάτι που είναι μια καλή προσέγγιση για πολλά αέρια σε μέτριες πιέσεις και θερμοκρασίες.
Παράδειγμα
Ας υποθέσουμε ότι έχετε 1 mole αερίου οξυγόνου (O₂) σε πίεση 1 atm (101.325 PA) και θερμοκρασία 25 ° C (298 K). Η μοριακή μάζα αερίου οξυγόνου είναι 32 g/mol. Για να βρείτε την πυκνότητα:
* Μετατρέψτε την πίεση σε Pascals: 1 atm =101.325 PA
* Υπολογίστε την πυκνότητα: ρ =(101,325 ΡΑ * 32 g/mol)/(8,314 j/mol · k * 298 k) ≈ 1,31 g/l
Σημαντική σημείωση: Θυμηθείτε ότι η πυκνότητα εκφράζεται συχνά σε γραμμάρια ανά λίτρο (G/L) ή χιλιόγραμμα ανά κυβικό μέτρο (kg/m³).
