Применение закона идеального газа: молярная масса, плотность и объем

Все идеальные газы по своему поведению подчиняются определенной взаимосвязи между давлением, объемом, молями и температурой, как это диктует закон идеального газа. В этом уравнении R постоянная идеального газа. Преобразование уравнения позволяет вычислить любую из переменных, если известны три другие.Например, сколько составляет объем одного моля идеального газа при стандартных условиях температуры и давления? Эти условия сокращенно обозначаются как STP, и составляют 0 градусов Цельсия или 273 Кельвина и 1 атмосфера. Преобразуя уравнение и подставляя значения для n, 1 моль, температуру, 273 Кельвина, давление, 1 атмосферу и постоянную идеального газа, 0, 08206 литр-атмосфер на моль-Кельвин, один моль идеального газа занимает объем 22, 4 литра.Это молярный объем при стандартных условиях, который также является хорошим приближенным значением для многих обычных газов. При более высоких температурах и более низких давлениях газ расширяется, и его молярный объем становится больше, чем при стандартных условиях. При более низких температурах и более высоких давлениях молярный объем меньше.Еще одно полезное свойство газа его плотность. Напомним, что число молей n равно массе газа, деленной на его молярную массу. Подставляя это соотношение в уравнение идеального газа, а затем перестраивая его, получаем выражение зависимости массы от объема или плотности.Из этого уравнения плотность газа прямо пропорциональна его молярной массе. Вот почему гелиевые шары взлетают, когда их отпускают. Молярная масса и, следовательно, плотность гелия намного меньше, чем у воздуха, который состоит в основном из азота и кислорода.Также обратите внимание, что плотность и температура обратно пропорциональны. Это наблюдается при управлении воздушным шаром. Включение горелки нагревает молекулы воздуха внутри шара, и они движутся быстрее.Давление в шаре увеличивается, но шар сконструирован таким образом, что часть воздуха улетучивается. Это делает воздух в воздушном шаре менее плотным, чем окружающий воздух. Из-за этой разницы в плотности воздушный шар поднимается.И наоборот, выключение горелки и открытие вентиляционного отверстия позволяет теплу выйти. Когда воздушный шар сжимается, в него поступает наружный воздух, увеличивая плотность воздушного шара до плотности окружающей среды. Затем из-за веса корзины воздушный шар опускается.Уравнение, если его изменить, также позволяет нам вычислить молярную массу неизвестного газа. Предположим, неизвестный газ с массой 12, 5 грамма занимает объем 6, 08 литра и оказывает давление 1, 2 атмосфер при 40 градусах Цельсия. Плотность газа известна из заданных массы и объема.Затем температура в градусах Цельсия преобразуется в Кельвины и подставляется в уравнение вместе со значениями давления и газовой постоянной. Решение для M дает молярную массу 44 грамма на моль. Следовательно, неизвестный газ это углекислый газ.