Ako molekularna masa plina je poznato, idealnim zakonom o plinu može se manipulirati kako bi se pronašla gustoća plina. To je samo stvar priključivanja pravih varijabli i nekoliko izračuna.
Ključni potezi: kako izračunati gustoću plina
- Gustoća se definira kao masa po jedinici volumena.
- Ako slučajno znate koliko imate plina i njegovog volumena, izračunavanje je lako. Obično imate samo implicirane informacije i trebate upotrijebiti zakon o idealnom plinu da biste pronašli bitne koji nedostaju.
- Idealni zakon o plinu je PV = nRT, pa ako znate dovoljno vrijednosti, možete izračunati volumen (V) ili broj molova (n). Ponekad morate broj molova pretvoriti u grame.
- Zakon o idealnom plinu može se koristiti za približavanje ponašanja stvarnih plinova, ali u rezultatu je uvijek malo pogreške.
Kako izračunati gustoću plina
Kolika je gustoća plina molekulska masa 100 g / mol pri 0,5 atm i 27 Celzijevih stupnjeva?
Prije nego što započnete, imajte na umu što tražite kao odgovor u smislu jedinica. Gustoća definirana je kao masa po jedinici zapremine, koja se može izraziti u gramovima po litri ili gramu po mililitru. Možda ćete trebati
napraviti konverzije jedinica. Pripazite na nepodudarnosti jedinica kad vrijednosti umetnete u jednadžbe.Prvo, počnite sa zakonom o idealnom plinu:
PV = nRT
gdje je P = tlak, V = volumen, n = broj molova plina, R = konstanta plina = 0,0821 L · atm / mol · K, i T = apsolutna temperatura (u Kelvinu).
Pažljivo pregledajte jedinice R. Ovdje mnogi ljudi upadaju u probleme. Dobićete pogrešan odgovor ako unesete temperaturu u Celzijusu ili pritisak u Pascalima itd. Uvijek koristite atmosferu za tlak, litru za volumen i Kelvin za temperaturu.
Da biste pronašli gustoću plina, morate znati masu plina i volumen. Prvo pronađite glasnoću. Evo jednačina idealnog zakona o plinu preuređena za rješenje za V:
V = nRT / P
Nakon što ste pronašli volumen, morate pronaći masu. Broj molova je mjesto na kojem treba započeti. Broj mol je masa (m) plina podijeljena s njegovom molekularnom masom (MM):
n = m / MM
Zamijenite ovu masnu vrijednost u jednadžbi volumena umjesto n:
V = mRT / MM · P
Gustoća (ρ) je masa po volumenu. Podijelite obje strane s m:
V / m = RT / MM · P
Zatim obrnite jednadžbu:
m / V = MM · P / RT
ρ = MM · P / RT
Sada imate idealni zakon o plinu prepisan u obrazac koji možete koristiti s informacijama koje su vam date. Da biste pronašli gustoću plina, samo uključite vrijednosti poznatih varijabli. Ne zaboravite koristiti apsolutnu temperaturu za T:
27 stupnjeva Celzija + 273 = 300 Kelvina
ρ = (100 g / mol) (0,5 atm) / (0,0821 L · atm / mol · K) (300 K) ρ = 2,03 g / L
Gustoća plina je 2,03 g / L pri 0,5 atm i 27 Celzijevih stupnjeva.
Kako odlučiti imate li pravi plin
Zakon o idealnom plinu napisan je za idealne ili savršene plinove. Možete koristiti vrijednosti za stvarne plinove sve dok djeluju kao idealni plinovi. Da bi se formula koristila za pravi plin, mora biti pod niskim tlakom i niskom temperaturom. Povećavajući pritisak ili temperatura povećava kinetičku energiju plina i prisiljava molekule na međusobno djelovanje. Iako zakon o idealnom plinu još može ponuditi aproksimaciju u tim uvjetima, on postaje manje precizan kada se molekule nalaze blizu i uzbude.