Hur man beräknar en gasdensitet

Densitet är massan per volym per enhet. Att hitta densiteten för en gas är densamma som att hitta densiteten för ett fast ämne eller vätska. Du måste känna till gasens massa och volym. Den svåra delen med gaser är att du ofta ges tryck och temperaturer utan att nämna volym. Du måste räkna ut det från den andra informationen.

Detta exempelproblem kommer att visa hur man beräknar en gasdensitet när den ges typen av gas, trycket och temperaturen.

Fråga: Vad är densiteten för syrgas vid 5 atm och 27 ° C?

Låt oss först skriva ner vad vi vet:

Gas är syrgas eller O₂.
Trycket är 5 atm
Temperaturen är 27 ° C

Låt oss börja med Ideal Gas Law-formeln.

PV = nRT

var
P = tryck
V = volym
n = antal mol gas
R = gaskonstant (0,0821 L · atm / mol · K)
T = absolut temperatur

Om vi ​​löser ekvationen för volym får vi:

V = (nRT) / P

Vi vet allt vi behöver för att hitta volymen nu förutom antalet mol gas. För att hitta detta, kom ihåg förhållandet mellan antal mol och massa.

n = m / MM

var
n = antal mol gas
m = gasmassa
MM = gasens molekylmassa

Detta är till hjälp eftersom vi behövde hitta massan och vi känner den molekylära massan av syrgas. Om vi ​​ersätter n i den första ekvationen får vi:

V = (mRT) / (MMP)

Dela båda sidor med m:

V / m = (RT) / (MMP)

Men densiteten är m / V, så vänd ekvationen över för att få:

m / V = ​​(MMP) / (RT) = densitet hos gasen.

Nu måste vi infoga de värden vi känner.

MM syregas eller O₂ är 16 + 16 = 32 gram / mol
P = 5 atm
T = 27 ° C, men vi behöver absolut temperatur.
T_K = T_C + 273
T = 27 + 273 = 300 K

m / V = ​​(32 g / mol · 5 atm) / (0,0821 L · atm / mol · K · 300 K)
m / V = ​​160 / 24,63 g / L
m / V = ​​6,5 g / L

Svar: Syregasens densitet är 6,5 g / L.