Absolutní hustota plynu

Hustota je veličina, kterou lze vypočítat ze vztahu mezi tělesnou hmotností a objemem. To platí i v případě plynů:

d_plyn = m_plyn
PROTI_plyn

Jednotkou hustoty plynu je obvykle g/l.

Je známo, že v CNTP (Normal Conditions of Temperature and Pressure) 1 mol jakéhokoli plynu vždy zaujímá objem 22,4 l. Hustotu plynů za těchto podmínek lze tedy vypočítat ze vztahu mezi molární hmotností a tímto objemem v molech:

d_plyn = ___M_____
22,4 l mol^-1

Ale tento vzorec lze použít pouze v případě, že plyn je v CNTP. Pokud chceme vypočítat absolutní hustotu pro jakýkoli plyn, můžeme použít jiný vzorec, který najdeme pomocí stavové rovnice pro plyny:

pV = nRT

Protože n = m/M, dosadíme do rovnice stavu plynu „n“:

pV = mRT
M
m = odpoledne
PROTI RT

Protože hustota je hmotnost nad objemem, pak máme:

d = odpoledne
RT

Tato rovnice nám to ukazuje absolutní hustota plynu závisí na tlaku a teplotě kde je plyn; není to kvůli hmotnosti, protože ta nezávisí na tlaku a teplotě, ale na objemu ano.

Všimněte si toho hustota plynu je nepřímo úměrná jeho teplotě

. Toto je princip, který vysvětluje, jak funguje praxe balónového létání: vzduch v balónu je atmosférický vzduch, který po zahřátí klesá na hustotě a tímto způsobem stoupá k obloze. Čím více je vzduch obsažený v balónku ohříván, tím nižší bude jeho hustota a tím výše bude balón stoupat.

Zde je příklad, jak použít tento vzorec ke zjištění hustoty plynu:

Příklad: Jaká je absolutní hustota plynného kyslíku (O₂) při 600 mmHg a 127 °C? (Atomová hmotnost: O = 16)

Řešení:

Data:

Molární hmotnost: O₂: 2. 16 = 32 g/mol;
p=600 mmHg;
R = 62,3 mmHg. L. mol^-1. K^-1
T = 127 °C -> 127 + 273 = 400 K

d =  ODPOLEDNE
RT
d =  _600. 32__
62,3. 400
d = 0,774 g/l

Protože v CNTP je tlak roven 1 atm, teplota je 273 K a R se rovná 0,082 nebo 22,4/273, máme:

d =  ODPOLEDNE

RT
d = ___1. M_____
(22,4/273). 273
d = ___M_____
22,4 l mol^-1

Vrátíme se k výše uvedenému vzorci pro plyny v CNTP. Podívejme se na příklad použití tohoto vzorce:

Příklad: Jaká je molekulová hmotnost plynu, jehož absolutní hustota v CNTP je 1,96 g/l?

Řešení:

d = ___M_____
22,4 l mol^-1

M = 22,4. d
M = (22,4 l/mol). (1,96 g/L)
M = 43,90 g/mol

Autor: Jennifer Fogaça
Vystudoval chemii

Zdroj: Brazilská škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/densidade-absoluta-dos-gases.htm