Kaasun absoluuttinen tiheys

Tiheys on määrä, joka voidaan laskea kehon massan ja tilavuuden välisestä suhteesta. Tämä koskee myös kaasuja:

d_kaasua = m_kaasua
V_kaasua

Kaasun tiheyden yksikkö on yleensä g/l.

Tiedetään, että CNTP: ssä (Normal Conditions of Temperature and Pressure) 1 mooli mitä tahansa kaasua vie aina 22,4 litran tilavuuden. Näin ollen kaasujen tiheys näissä olosuhteissa voidaan laskea moolimassan ja tämän tilavuuden välisestä suhteesta:

d_kaasua = ___M_____
22,4 litraa mol^-1

Mutta tätä kaavaa voidaan käyttää vain, jos kaasu on CNTP: ssä. Jos haluamme laskea minkä tahansa kaasun absoluuttisen tiheyden, voimme käyttää toista kaavaa, jonka löydämme kaasujen tilayhtälön avulla:

pV = nRT

Koska n = m/M, korvaamme "n" kaasutilayhtälössä:

pV = mRT
M
m = pM
V RT

Koska tiheys on massa yli tilavuuden, meillä on:

d = pM
RT

Tämä yhtälö osoittaa meille sen kaasun absoluuttinen tiheys riippuu paineesta ja lämpötilasta missä kaasu on; tämä ei johdu massasta, koska se ei riipu paineesta ja lämpötilasta, mutta tilavuus riippuu.

Huomaa, että

kaasun tiheys on kääntäen verrannollinen sen lämpötilaan. Tämä on periaate, joka selittää, kuinka ilmapalloilu käytännössä toimii: ilmapallossa oleva ilma on ilmakehän ilmaa, joka kuumennettaessa tiheys pienenee ja näin ollen nousee taivaalle. Mitä enemmän ilmapallon sisältämää ilmaa kuumennetaan, sitä pienempi on sen tiheys ja sitä korkeammalle ilmapallo nousee.

Tässä on esimerkki siitä, kuinka tätä kaavaa käytetään kaasun tiheyden selvittämiseen:

Esimerkki: Mikä on happikaasun absoluuttinen tiheys (O₂) paineessa 600 mmHg ja 127 °C: ssa? (Atomimassa: O = 16)

Resoluutio:

Tiedot:

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

Koska CNTP: ssä paine on 1 atm, lämpötila 273 K ja R on 0,082 tai 22,4/273, meillä on:

d =  PM

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

Palaamme yllä mainittuun kaavaan CNTP: n kaasuille. Katsotaanpa esimerkkiä tämän kaavan käytöstä:

Esimerkki: Mikä on kaasun molekyylimassa, jonka absoluuttinen tiheys CNTP: ssä on 1,96 g/l?

Resoluutio:

d = ___M_____
22,4 litraa mol^-1

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

Kirjailija: Jennifer Fogaça
Valmistunut kemiasta

Lähde: Brasilian koulu - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/densidade-absoluta-dos-gases.htm