Як обчислити масу газу


 

Досить часто постає питання: як можна обчислити масу якого-небудь газу, що міститься в певному обсязі при певних умовах (тиску, температурі)? Провести ці обчислення нескладно, треба лише знати кілька правил.



Інструкція

  1. Припустимо, перед вами поставлено завдання: треба визначити масу вуглекислого газу, що займає при нормальному тиску і кімнатній температурі обсяг в 0,18 м ^ 3. Перш за все згадайте універсальне правило, згідно з яким 1 моль будь-якого газу при нормальних умовах займає об’єм, рівний 22,4 літра. (Точніше — 22, 414 літра, але для спрощення розрахунків цю величину можна округлити).
  2. Потім перекладіть даний вам обсяг в літри. 0,18 м ^ 3 — це 180 літрів. Відповідно, в ньому міститься 180/22, 4 = 8,036 молей вуглекислого газу.
  3. А тепер залишається останній крок. Формула вуглекислого газу — СО2. Його молярна маса: 12 + 16 * 2 = 44 г / моль. Тобто в одному молі вуглекислого газу міститься приблизно 44 грама цієї речовини. Скільки ж його в 8,036 молях? Проведіть множення: 44 * 8,036 = 353, 58 грама або округлено 353,6 грама. Задача вирішена.
  4. Якщо вам треба знайти масу того ж вуглекислого газу, але що знаходиться за умов дуже відрізняються від нормальних? Наприклад, якась кількість цього газу помістили в герметичний посудину об’ємом V, нагріли до температури Т, виміряли його тиск, що виявилося рівним P. Питання: яка маса вуглекислого газу міститься в посудині при таких умовах?
  5. І це завдання також дуже проста. Для її вирішення треба всього лише згадати про рівняння Менделєєва-Клапейрона, назване на честь двох видатних вчених. Воно було виведено ними для опису станів так званого «ідеального газу». Його формула така: PV = MRT / m. Або в злегка видозміненій формі: PVm = МRT, де З — тиск у паскалях, V — об’єм в кубічних метрах, m — молярна маса газу, M — його фактична маса, T — температура в градусах Кельвіна, R — універсальна газова постійна, приблизно рівна 8,31.
  6. Легко можна бачити, що фактична маса газу М обчислюється за формулою: М = PVm / RT. Підставивши в цю формулу всі відомі дані, і пам’ятаючи, що молярна маса вуглекислого газу m дорівнює 44 грама / моль, ви легко отримаєте відповідь.
  7. Звичайно ж, ні вуглекислий газ, ні будь-якої іншої не є ідеальним газом. Тому, рівняння Менделєєва-Клапейрона не цілком точно описує його стан. Але, якщо умови не дуже сильно відрізняються від нормальних, похибки обчислень малі, і ними можна знехтувати.