Як знайти молярну масу повітря

Як знайти молярну масу повітря

Молярна маса — це маса одного моля речовини, тобто величина, що показує, в якій кількості речовини міститься 6,022 * 10 (в ступені 23) частинок (атомів, молекул, іонів). А якщо мова йде не про чистий речовині, а про суміш речовин? Наприклад, про життєво необхідному людині повітрі, адже він являють собою суміш безлічі газів. Як вичислити його молярну масу?

Вам знадобиться

- Точні лабораторні ваги;
- Круглодонні колба з шліфів і краном;
- Вакуумний насос;
- Манометр з двома кранами і сполучними шлангами;
- Термометр.

Інструкція

  1. Перш за все подумайте над допустимою похибкою обчислень. Якщо вам не потрібна висока точність, обмежтеся лише трьома самими «вагомими» компонентами: азотом, киснем і аргоном, і візьміть «округлені» величини їх концентрацій. Якщо ж потрібен більш точний результат, то використовуйте в розрахунках ще й вуглекислий газ і можете обійтися без округлення.
  2. Припустимо, що вас влаштує перший варіант. Напишіть молекулярні маси цих компонентів і їх масові концентрації в повітрі:

    - Азот (N2). Молекулярна маса 28, масова концентрація 75,50%;

    - Кисень (О2). Молекулярна маса 32, масова концентрація 23,15%;

    - Аргон (Ar). Молекулярна маса 40, масова концентрація 1,29%.
  3. Для полегшення розрахунків, округлите величини концентрацій:

    - Для азоту — до 76%;

    - Для кисню — до 23%;

    - Для аргону — до 1,3%.
  4. Проведіть нескладне обчислення:

    28 * 0,76 + 32 * 0,23 + 40 * 0, 013 = 29,16 г / моль.
  5. Отримана величина дуже близька до тієї, яка вказана в довідниках: 28,98 г / моль. Розбіжність пояснюється округленням.
  6. Можете визначити молярну масу повітря і за допомогою нескладного лабораторного досвіду. Для цього виміряйте масу колби з перебувають в ній повітрям.
  7. Запишіть отриманий результат. Потім, приєднавши шланг колби до манометру, відкрийте кран і, включивши насос, почніть відкачувати повітря з колби.
  8. Зачекайте деякий час (щоб повітря в колбі нагрівся до кімнатної температури), запишіть показання манометра і термометра. Потім, закривши кран на колбі, від’єднайте її шланг від манометра, і зважте колбу з новим (зменшеним) кількістю повітря. Запишіть результат.
  9. Далі вам на допомогу прийде універсальне рівняння Менделєєва-Клапейрона:

    PVm = MRT.

    Запишіть його у дещо зміненому вигляді:

    ΔPVm = ΔMRT, причому вам відомі і зміна тиску повітря ΔP і зміна маси повітря ΔM. Молярна маса повітря m обчислюється елементарно: m = ΔMRT / ΔPV.

Корисні поради

Рівняння Менделєєва-Клапейрона описує стан ідеального газу, яким повітря, звичайно ж, не є. Але при величинах тиску і температури, близьких до нормальних, похибки настільки незначні, що ними можна знехтувати.