Kuinka laskea kaasun tiheys

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Kaasun tiheys voidaan määrittää sen molekyylipainosta ihannekaasulain avulla. Se on yksinkertainen, koska riittää, että tietää tarvittavat muuttujat ja suorittaa yksinkertaisen laskelman.

Nämä ovat vaiheet, joita tarvitaan kaasun tiheyden laskemiseen:

  • Kaasun tiheys määritellään sen massana tilavuusyksikköä kohti. Siksi, jos kaasun massa tietyssä tilavuudessa tiedetään, laskeminen on helppoa. Yleensä näitä kahta parametria ei tunneta suoraan, joten laskennan suorittamiseen on käytettävä ideaalisen kaasun lakia.
  • Ihanteellinen kaasulaki ilmaistaan ​​muodossa PV = n RT, jossa P on kaasun paine, V on sen viemä tilavuus, n on kaasun moolien määrä, R on yleinen kaasuvakio ja T on sen absoluuttinen lämpötila. (mitattu Kelvin-asteina tai K). Tämän yhtälön avulla on mahdollista määrittää mikä tahansa näistä parametreista muut tietäen.
  • Ideaalikaasulaki on approksimaatio todellisten kaasujen käyttäytymiseen, ja on erittäin hyödyllistä määrittää kaasujen parametrit, koska se on hyvin yksinkertaista; Emme kuitenkaan saa unohtaa, että se on vain likiarvo.

Kuinka kaasun tiheys lasketaan

Mikä olisi kaasun, jonka molekyylipaino on 100 g/mol, tiheys 0,5 atm:ssä ja 27 celsiusasteessa?

Ensinnäkin on huomioitava, että parametrien yksiköt ovat homogeenisia, että ne vastaavat samaa yksikköjärjestelmää ja että ne ovat ihanteellisen kaasulain määritelmän mukaisia. Tiheys määritellään massaksi tilavuusyksikköä kohden, mutta yksiköt voivat olla grammaa litraa kohti, kilogrammaa kuutiometriä kohti tai muita, joten laskettaessa on huolehdittava yksiköiden konsistenssin tarkistamisesta.

Aloitetaan määrittelemällä ihanteellinen kaasulaki.

PV=n RT

missä P on kaasun paine, V on sen käyttämä tilavuus, n on kaasumoolien lukumäärä, R on yleinen kaasuvakio (0,0821 L · atm / mol · tai K) ja T on sen absoluuttinen lämpötila (mitattu) Kelvin -asteina ; tai K).

Tarkastellaan yksiköitä, joissa yleiskaasuvakio R ilmaistaan. Tämä vakio voidaan ilmaista useissa yksiköissä, mutta kun arvo on valittu sitä vastaavien yksiköiden kanssa, muiden parametrien yksiköiden on oltava samat. Tässä tapauksessa paine on ilmaistava ilmakehissä ja tilavuus litroina (lämpötila on aina ilmaistava Kelvin-asteina muiden muuttujien yksiköistä riippumatta).

Kuten jo mainittiin, kaasun tiheyden määrittämiseksi on tarpeen tietää sen massa ja tilavuus. Määritetään tilavuus ideaalikaasulakilla, jolle tyhjennetään tilavuus V edellisestä yhtälöstä:

V = n RT / P

Kun kaasun tilavuus on määritetty, lasketaan sen massa, mikä voidaan tehdä moolien lukumäärästä, joka määritellään kaasun massa (m) jaettuna sen molekyylipainolla (PM):

n = m/PM

Jos korvaamme tämän n:n lausekkeen ideaalikaasun lain yhtälössä, jossa olemme tyhjentäneet tilavuuden V, saamme:

V = m RT / (PM x P)

Jos jaamme yhtälön molemmat ehdot kaasun massalla (m), saadaan:

V/m = RT / (PM x P)

Ja kääntämällä molemmat yhtälön ehdot, saadaan tiheys (ρ=m/V) vasemmalla termillä:

m/V = PM x P / (RT)

ρ = PM x P / (RT)

Ideaalikaasulain uudelleenmuotoilu mahdollistaa nyt kaasun tiheyden määrittämisen käytettävissä olevien tietojen perusteella: molekyylipaino, paine ja lämpötila. Korvaamalla nämä arvot, jotka on ilmaistu asianmukaisina yksiköinä, saamme kaasun tiheyden. Tässä tapauksessa meidän tarvitsee vain muuntaa lämpötila celsiusasteista ( tai C) absoluuttiseksi lämpötilaksi ( tai K) (tarkka muunnos absoluuttiseksi lämpötilaksi saadaan lisäämällä 273,15 celsiusasteina ilmoitettuun lämpötilaan; tässä tapauksessa likimääräisesti termiä muuntamisesta 273:ksi),

27 o C + 273 = 300 o K

ja korvaa arvot saamaamme yhtälöön

ρ = (100 g/mol) (0,5 atm) / (0,0821 l atm/mol ok ) (300 oK )

ja saamamme tiheyden ρ arvo on:

ρ = 2,03 g/l

Mistä tiedämme, työskentelemmekö ihanteellisen kaasun kanssa?

Ideaalikaasulaki kuvaa tarkasti kaasujen ihanteellista käyttäytymistä, ja sitä voidaan soveltaa todellisiin kaasuihin tietyissä tilanteissa. Kun todellisen kaasun parametrit voidaan kuvata ideaalikaasulain avulla, sanotaan, että tämä kaasu käyttäytyy näissä olosuhteissa kuin ihanteellinen kaasu. Yleensä todelliset kaasut käyttäytyvät ihanteina alhaisessa paineessa ja alhaisessa lämpötilassa. Kun sekä paine että lämpötila nousevat, kaasumolekyylien välinen vuorovaikutus lisääntyy, jolloin niiden käyttäytyminen poikkeaa ihanteellisesta.

Viitteet

-Mainos-

mm
Sergio Ribeiro Guevara (Ph.D.)
(Doctor en Ingeniería) - COLABORADOR. Divulgador científico. Ingeniero físico nuclear.

Artículos relacionados

Liekin väritesti