Comment calculer la densité d'un gaz

Si la masse moléculaire d'un gaz est connue, la loi du gaz idéal peut être manipulée pour trouver la densité du gaz. Il suffit de brancher les bonnes variables et d'effectuer quelques calculs.

Points clés à retenir: Comment calculer la densité du gaz

• La densité est définie comme la masse par unité de volume.
• Si vous savez combien de gaz vous avez et son volume, le calcul est facile. Habituellement, vous ne disposez que d'informations implicites et devez utiliser la loi des gaz idéale pour trouver les bits manquants.
• La loi du gaz idéal est PV = nRT, donc si vous connaissez suffisamment de valeurs, vous pouvez calculer le volume (V) ou le nombre de moles (n). Parfois, vous devez ensuite convertir le nombre de taupes en grammes.
• La loi des gaz parfaits peut être utilisée pour approximer le comportement des gaz réels, mais il y a toujours un peu d'erreur dans le résultat.

Comment calculer la densité de gaz

Quelle est la densité d'un gaz de masse molaire 100 g / mol à 0,5 atm et 27 degrés Celsius?

Avant de commencer, gardez à l'esprit ce que vous cherchez comme réponse en termes d'unités. La densité est définie comme la masse par unité de volume, qui peut être exprimée en grammes par litre ou en grammes par millilitre. Vous devrez peut-être effectuer des conversions d'unités. Restez à l'affût des disparités d'unité lorsque vous branchez des valeurs dans des équations.

Tout d'abord, commencez par la loi du gaz idéal:

PV = nRT

où P = pression, V = volume, n = nombre de moles de gaz, R = constante de gaz = 0,0821 L · atm / mol · K et T = température absolue (en Kelvin).

Examinez attentivement les unités de R. C'est là que beaucoup de gens ont des ennuis. Vous obtiendrez une réponse incorrecte si vous entrez une température en degrés Celsius ou une pression en pascals, etc. Utilisez toujours l'atmosphère pour la pression, les litres pour le volume et Kelvin pour la température..

Pour trouver la densité du gaz, vous devez connaître la masse du gaz et le volume. Tout d'abord, trouvez le volume. Voici l'équation de la loi des gaz idéale réarrangée pour résoudre pour V:

V = nRT / P

Après avoir trouvé le volume, vous devez trouver la masse. Le nombre de taupes est le point de départ. Le nombre de moles est la masse (m) du gaz divisée par sa masse moléculaire (MM):

n = m / MM

Remplacez cette valeur de masse dans l'équation de volume à la place de n:

V = mRT / MM · P

La densité (ρ) est la masse par volume. Divisez les deux côtés par m:

V / m = RT / MM · P

Inversez ensuite l'équation:

m / V = ​​MM · P / RT
ρ = MM · P / RT

Vous avez maintenant la loi du gaz idéal réécrite sous une forme que vous pouvez utiliser avec les informations qui vous ont été fournies. Pour trouver la densité du gaz, il suffit de brancher les valeurs des variables connues. N'oubliez pas d'utiliser la température absolue pour T:

27 degrés Celsius + 273 = 300 Kelvin
ρ = (100 g / mol) (0,5 atm) / (0,0821 L · atm / mol · K) (300 K) ρ = 2,03 g / L

La densité du gaz est de 2,03 g / L à 0,5 atm et 27 degrés Celsius.

Comment décider si vous avez un vrai gaz

La loi du gaz idéal est écrite pour les gaz parfaits ou parfaits. Vous pouvez utiliser des valeurs pour des gaz réels tant qu'ils agissent comme des gaz idéaux. Pour utiliser la formule d'un vrai gaz, il doit être à basse pression et basse température. L'augmentation de la pression ou de la température augmente l'énergie cinétique du gaz et force les molécules à interagir. Bien que la loi des gaz parfaits puisse encore offrir une approximation dans ces conditions, elle devient moins précise lorsque les molécules sont rapprochées et excitées.