理想气体定律的应用：摩尔质量、密度和体积

所有理想气体都在作用上符合 由理想气体定律所决定的，压力、体积、莫耳数和温度之间的特定关系，在这个方程式中，R是理想气体常数。只要已知其它三个，重新排列这个方程式 可以算出任何一个变量。例如，在标准温度和压力的条件下，一莫耳里想气体的 体积是多少？缩写为 STP 这些条件 是 0 摄氏度或 273 K和一大气压。重新排列方程式并代入值：n，1 莫耳，温度，273K，压力，1大气压 和理想气体常数，0.08206 升大气压 莫耳K，一莫耳的理想气体占体积 22.4 升。这是 STP 的莫耳体积，也是 许多常见气体不错的估计值。在较高的温度和较低的压力下，气体膨胀，而它的莫耳体积 大于标准条件下的莫耳体积。在较低的温度和较高的压力下，莫耳体积较小。气体的另一个常用的量是密度。回想一下莫耳数，n，等于气体的质量除以它的莫耳质量。代换这个关系到理想气体方程式，然后重新排列，会产生一个式子 质量除以体积或密度。根据这个方程式，气体的密度 与它的莫耳质量成正比。在外面释放时，这就是氦气气球会漂走的原因。氦的莫耳质量，和密度，比主要是氮气和氧气的空气少很多。另外，注意 密度和温度是成反比。在驾驶热气球的时候观察得到。开燃烧器加热气球里面的空气分子，而他们移动更快。气球里面的压力增加，但是气球的设计使得有些空气会逸散。这会让气球里的空气密度低于 周遭的空气。因为这个密度的差异，气球会上升。相反的，关掉燃烧器和打开通风口，会让暖空气逸散。当气球收缩，外部空气 进入，相对于周遭，气球的密度增加了，然后由于篮子的重量，气球下降。方程式重新排列后，也 让我们能够计算未知气体的莫耳质量。假设一个未知气体，它的质量是 12.5 克，体积为 6.08，压力是 1.2 大气压，在摄氏 40 度。气体的密度可以从给定的质量和体积中得知。然后，以摄氏度为单位的温度 转换为以K为单位，并与压力值和气体常数 一起代入方程式。求M，得出44克每莫耳的莫耳质量。所以二氧化碳就是这个未知气体。