Come calcolare la densità di un gas

La densità è la massa per unità di volume. Trovare la densità di un gas equivale a trovare la densità di un solido o liquido. Devi conoscere la massa e il volume del gas. La parte difficile dei gas è che spesso vengono fornite pressioni e temperature senza menzionare il volume. Devi capire dalle altre informazioni.

Questo problema di esempio mostrerà come calcolare la densità di un gas quando viene dato il tipo di gas, la pressione e la temperatura.

Domanda: Qual è la densità dell'ossigeno gassoso a 5 atm e 27 ° C?

Innanzitutto, scriviamo ciò che sappiamo:

Il gas è ossigeno gas o O₂.
La pressione è di 5 atm
La temperatura è di 27 ° C

Cominciamo con la formula della legge del gas ideale.

PV = nRT

dove
P = pressione
V = volume
n = numero di moli di gas
R = costante di gas (0,0821 L · atm / mol · K)
T = temperatura assoluta

Se risolviamo l'equazione per il volume, otteniamo:

V = (nRT) / P

Sappiamo tutto ciò di cui abbiamo bisogno per trovare il volume ora tranne il numero di moli di gas. Per trovarlo, ricorda la relazione tra numero di moli e massa.

n = m / MM

dove
n = numero di moli di gas
m = massa di gas
MM = massa molecolare del gas

Questo è utile poiché abbiamo bisogno di trovare la massa e conosciamo la massa molecolare del gas ossigeno. Se sostituiamo n nella prima equazione, otteniamo:

V = (mRT) / (MMP)

Dividi entrambi i lati per m:

V / m = (RT) / (MMP)

Ma la densità è m / V, quindi capovolgi l'equazione per ottenere:

m / V = ​​(MMP) / (RT) = densità del gas.

Ora dobbiamo inserire i valori che conosciamo.

MM di ossigeno gassoso o O₂ è 16 + 16 = 32 grammi / mole
P = 5 atm
T = 27 ° C, ma abbiamo bisogno della temperatura assoluta.
T_K = T_C + 273
T = 27 + 273 = 300 K

m / V = ​​(32 g / mol · 5 atm) / (0.0821 L · atm / mol · K · 300 K)
m / V = ​​160 / 24.63 g / L
m / V = ​​6,5 g / L

Risposta: La densità del gas ossigeno è di 6,5 g / L.