ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของก๊าซหนึ่งชนิดแสดงต่างกัน ความหนาแน่นของอากาศคืออะไรและมีค่าเท่ากับอะไรภายใต้สภาวะปกติ

ความหนาแน่นมักจะเรียกว่าปริมาณทางกายภาพที่กำหนดอัตราส่วนของมวลของวัตถุ สารหรือของเหลวต่อปริมาตรที่พวกมันครอบครองในอวกาศ มาพูดถึงความหนาแน่นคืออะไร ความหนาแน่นของร่างกายและสสารแตกต่างกันอย่างไร และวิธี (โดยใช้สูตรใด) เพื่อค้นหาความหนาแน่นในฟิสิกส์

ประเภทของความหนาแน่น

ควรชี้แจงว่าความหนาแน่นสามารถแบ่งออกเป็นหลายประเภท

ขึ้นอยู่กับวัตถุที่กำลังศึกษา:

ความหนาแน่นของร่างกาย - สำหรับวัตถุที่เป็นเนื้อเดียวกัน - คืออัตราส่วนโดยตรงของมวลของร่างกายต่อปริมาตรที่อยู่ในอวกาศ
ความหนาแน่นของสารคือความหนาแน่นของร่างกายที่ประกอบด้วยสารนี้ ความหนาแน่นของสารมีค่าคงที่ มีตารางพิเศษที่ระบุความหนาแน่นของสารต่างๆ ตัวอย่างเช่น ความหนาแน่นของอลูมิเนียมคือ 2.7 * 103 กก. / ม. 3 เมื่อทราบความหนาแน่นของอะลูมิเนียมและมวลของตัวเครื่องที่ทำขึ้นแล้ว เราสามารถคำนวณปริมาตรของตัวเครื่องนี้ได้ หรือรู้ว่าร่างกายประกอบด้วยอลูมิเนียมและรู้ปริมาตรของวัตถุนี้ เราก็สามารถคำนวณมวลของมันได้อย่างง่ายดาย จะหาค่าเหล่านี้ได้อย่างไร เราจะพิจารณาในภายหลังเมื่อเราได้สูตรการคำนวณความหนาแน่น
หากร่างกายประกอบด้วยสารหลายชนิด ในการหาความหนาแน่นของมัน จำเป็นต้องคำนวณความหนาแน่นของส่วนต่างๆ ของมันสำหรับสารแต่ละชนิดแยกกัน ความหนาแน่นนี้เรียกว่าความหนาแน่นเฉลี่ยของร่างกาย

ขึ้นอยู่กับความพรุนของสารที่ร่างกายประกอบด้วย:

ความหนาแน่นที่แท้จริงคือความหนาแน่นที่คำนวณโดยไม่คำนึงถึงช่องว่างในร่างกาย
ความถ่วงจำเพาะ - หรือความหนาแน่นที่ชัดเจน - คือสิ่งที่คำนวณโดยคำนึงถึงช่องว่างของร่างกายที่ประกอบด้วยสารที่มีรูพรุนหรือเปราะบาง

แล้วคุณจะพบความหนาแน่นได้อย่างไร?

สูตรความหนาแน่น

สูตรช่วยหาความหนาแน่นของร่างกาย มีดังนี้

p = m / V โดยที่ p คือความหนาแน่นของสาร m คือมวลของร่างกาย V คือปริมาตรของร่างกายในอวกาศ

หากเราคำนวณความหนาแน่นของก๊าซชนิดใดชนิดหนึ่ง สูตรจะมีลักษณะดังนี้:

p \u003d M / V m p คือความหนาแน่นของก๊าซ M คือมวลโมลาร์ของก๊าซ V m คือปริมาตรโมลาร์ซึ่งภายใต้สภาวะปกติคือ 22.4 l / mol

ตัวอย่าง: มวลของสารคือ 15 กก. กินพื้นที่ 5 ลิตร ความหนาแน่นของสสารคืออะไร?

วิธีแก้ไข: แทนค่าลงในสูตร

p = 15 / 5 = 3 (กก./ลิตร)

คำตอบ: ความหนาแน่นของสารคือ 3 กก. / ล.

หน่วยความหนาแน่น

นอกจากจะรู้วิธีหาความหนาแน่นของร่างกายและสารแล้ว ยังจำเป็นต้องรู้หน่วยวัดความหนาแน่นด้วย

สำหรับของแข็ง - กก. / ม. 3, ก. / ซม. 3
สำหรับของเหลว - 1 g / l หรือ 10 3 kg / m 3
สำหรับก๊าซ - 1 g / l หรือ 10 3 kg / m 3

คุณสามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับหน่วยความหนาแน่นได้ในบทความของเรา

วิธีหาความหนาแน่นที่บ้าน

เพื่อหาความหนาแน่นของร่างกายหรือสารที่บ้าน คุณจะต้อง:

ตาชั่ง;
เซนติเมตร ถ้าร่างกายแข็ง
เรือ ถ้าคุณต้องการวัดความหนาแน่นของของเหลว

ในการหาความหนาแน่นของร่างกายที่บ้าน คุณต้องวัดปริมาตรของมันด้วยเซนติเมตรหรือภาชนะ แล้ววางร่างกายลงบนตาชั่ง หากคุณกำลังวัดความหนาแน่นของของเหลว อย่าลืมลบมวลของภาชนะที่คุณเทของเหลวลงไปก่อนทำการคำนวณ การคำนวณความหนาแน่นของก๊าซที่บ้านทำได้ยากกว่ามาก เราขอแนะนำให้ใช้ตารางสำเร็จรูปซึ่งมีการระบุความหนาแน่นของก๊าซต่างๆ ไว้แล้ว

ρ = m (แก๊ส) / V (แก๊ส)

D โดย Y (X) \u003d M (X) / M (Y)

นั่นเป็นเหตุผล:
ง. ทางอากาศ. = M (แก๊ส X) / 29

ความหนืดไดนามิกและจลนศาสตร์ของแก๊ส

ความหนืดของก๊าซ (ปรากฏการณ์แรงเสียดทานภายใน) คือลักษณะของแรงเสียดทานระหว่างชั้นก๊าซที่เคลื่อนที่สัมพันธ์กันแบบขนานและที่ความเร็วต่างกัน
ปฏิสัมพันธ์ของก๊าซสองชั้นถือเป็นกระบวนการที่โมเมนตัมถูกถ่ายโอนจากชั้นหนึ่งไปยังอีกชั้นหนึ่ง
แรงเสียดทานต่อหน่วยพื้นที่ระหว่างสองชั้นของก๊าซ เท่ากับโมเมนตัมที่ถ่ายโอนต่อวินาทีจากชั้นหนึ่งไปอีกชั้นหนึ่งผ่านพื้นที่หน่วยหนึ่ง ถูกกำหนดโดย กฎของนิวตัน:

การไล่ระดับความเร็วในทิศทางตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ของชั้นก๊าซ
เครื่องหมายลบแสดงว่าโมเมนตัมเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่ความเร็วลดลง
- ความหนืดไดนามิก
, ที่ไหน
คือ ความหนาแน่นของก๊าซ
- ความเร็วเฉลี่ยเลขคณิตของโมเลกุล
เป็นเส้นทางอิสระเฉลี่ยของโมเลกุล

สัมประสิทธิ์จลนศาสตร์ของความหนืด

พารามิเตอร์ก๊าซวิกฤต: Тcr, Рcr.

อุณหภูมิวิกฤตคืออุณหภูมิที่สูงกว่าซึ่งความดันใดๆ แก๊สจะไม่สามารถถ่ายโอนไปยังสถานะของเหลวได้ ความดันที่จำเป็นในการทำให้ก๊าซเหลวที่อุณหภูมิวิกฤตเรียกว่าความดันวิกฤต กำหนดพารามิเตอร์ก๊าซพารามิเตอร์ที่กำหนดเป็นปริมาณที่ไม่มีมิติ ซึ่งแสดงจำนวนครั้งที่พารามิเตอร์จริงของสถานะของก๊าซ (ความดัน อุณหภูมิ ความหนาแน่น ปริมาตรจำเพาะ) มากกว่าหรือน้อยกว่าค่าวิกฤต:

การผลิตหลุมเจาะและการจัดเก็บก๊าซใต้ดิน

ความหนาแน่นของก๊าซ: สัมบูรณ์และสัมพัทธ์

ความหนาแน่นของก๊าซเป็นคุณลักษณะที่สำคัญที่สุดประการหนึ่ง เมื่อพูดถึงความหนาแน่นของก๊าซ มักหมายถึงความหนาแน่นของก๊าซภายใต้สภาวะปกติ (เช่น ที่อุณหภูมิและความดัน) นอกจากนี้ มักใช้ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของก๊าซ ซึ่งหมายถึงอัตราส่วนของความหนาแน่นของก๊าซที่กำหนดต่อความหนาแน่นของอากาศภายใต้สภาวะเดียวกัน เป็นเรื่องง่ายที่จะเห็นว่าความหนาแน่นสัมพัทธ์ของก๊าซไม่ได้ขึ้นอยู่กับสภาวะที่มันตั้งอยู่ เนื่องจากตามกฎของสถานะก๊าซ ปริมาตรของก๊าซทั้งหมดเปลี่ยนแปลงไปตามการเปลี่ยนแปลงของความดันและอุณหภูมิ ทาง.

ความหนาแน่นสัมบูรณ์ของก๊าซคือมวลของก๊าซ 1 ลิตรภายใต้สภาวะปกติ โดยปกติสำหรับก๊าซจะมีหน่วยวัดเป็น g / l

ρ = m (แก๊ส) / V (แก๊ส)

หากเราใช้แก๊ส 1 โมล แสดงว่า:

และมวลโมลาร์ของก๊าซสามารถหาได้จากการคูณความหนาแน่นด้วยปริมาตรโมลาร์

ความหนาแน่นสัมพัทธ์ D คือค่าที่แสดงจำนวนครั้งที่ก๊าซ X หนักกว่าก๊าซ Y คำนวณจากอัตราส่วนของมวลโมลาร์ของก๊าซ X และ Y:

D โดย Y (X) \u003d M (X) / M (Y)

มักใช้ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของก๊าซสำหรับไฮโดรเจนและสำหรับอากาศในการคำนวณ

ความหนาแน่นของก๊าซสัมพัทธ์ X สำหรับไฮโดรเจน:

D โดย H2 = M (แก๊ส X) / M (H2) = M (แก๊ส X) / 2

อากาศเป็นส่วนผสมของก๊าซ จึงสามารถคำนวณมวลโมลาร์เฉลี่ยได้เท่านั้น

ค่าของมันคือ 29 ก./โมล (ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบเฉลี่ยโดยประมาณ)
นั่นเป็นเหตุผล:
ง. ทางอากาศ. = M (แก๊ส X) / 29

ความหนาแน่นของก๊าซ B (pw, g / l) ถูกกำหนดโดยการชั่งน้ำหนัก (mv) ขวดแก้วขนาดเล็กที่มีปริมาตรที่รู้จักด้วยก๊าซ (รูปที่ 274, a) หรือเครื่องวัดก๊าซธรรมชาติ (ดูรูปที่ 77) โดยใช้สูตร

โดยที่ V คือปริมาตรของกรวย (5 - 20 มล.) หรือพิคโนมิเตอร์

กรวยชั่งน้ำหนักสองครั้ง: อพยพครั้งแรกแล้วเติมก๊าซภายใต้การตรวจสอบ จากความแตกต่างในค่าของมวลที่ได้รับ 2 มวลจะพบมวลของก๊าซ mv, g เมื่อเติมกรวยด้วยแก๊สความดันจะถูกวัดและเมื่อชั่งน้ำหนักอุณหภูมิแวดล้อมซึ่งนำมาเป็น อุณหภูมิของก๊าซในกรวย ค่าที่พบของ p และ T ของก๊าซทำให้สามารถคำนวณความหนาแน่นของก๊าซภายใต้สภาวะปกติ (0 °C; ประมาณ 0.1 MPa)

เพื่อลดการแก้ไขการสูญเสียมวลของขวดที่มีก๊าซในอากาศเมื่อชั่งน้ำหนักแบบทดน้ำหนัก ให้วางขวดยาปิดผนึกที่มีปริมาตรเท่ากันทุกประการบนแขนอีกข้างหนึ่งของคานสมดุล

ข้าว. 274. อุปกรณ์สำหรับกำหนดความหนาแน่นของก๊าซ: กรวย (a) และของเหลว (b) และปรอท (c) effuiometers

พื้นผิวของกรวยนี้ได้รับการปฏิบัติ (ทำความสะอาด) ทุกครั้งในลักษณะเดียวกับที่ชั่งน้ำหนักด้วยแก๊ส

ในระหว่างขั้นตอนการอพยพ กรวยจะถูกให้ความร้อนเล็กน้อย ปล่อยให้เชื่อมต่อกับระบบสุญญากาศเป็นเวลาหลายชั่วโมง เนื่องจากอากาศและความชื้นที่เหลืออยู่นั้นยากต่อการกำจัด กรวยอพยพอาจเปลี่ยนปริมาตรเนื่องจากการกดทับของผนังโดยความดันบรรยากาศ ข้อผิดพลาดในการกำหนดความหนาแน่นของก๊าซเบาจากการอัดดังกล่าวสามารถถึง 1% ในบางกรณี ความหนาแน่นสัมพัทธ์ dv ถูกกำหนดสำหรับก๊าซด้วย เช่น อัตราส่วนของความหนาแน่นของก๊าซที่กำหนด p ต่อความหนาแน่นของก๊าซอื่น ซึ่งเลือกเป็นมาตรฐาน p0 ซึ่งถ่ายที่อุณหภูมิและความดันเดียวกัน:

โดยที่ Mv และ Mo คือมวลโมลาร์ของก๊าซที่ตรวจสอบ B และค่ามาตรฐานตามลำดับ เช่น อากาศหรือไฮโดรเจน g / mol

สำหรับไฮโดรเจน M0 = 2.016 ก./โมล ดังนั้น

จากอัตราส่วนนี้ คุณสามารถกำหนดมวลโมลาร์ของก๊าซได้ หากเราพิจารณาเป็นอุดมคติ

วิธีที่รวดเร็วในการกำหนดความหนาแน่นของก๊าซคือการวัดระยะเวลาของการไหลออกของก๊าซจากปากทางขนาดเล็กภายใต้แรงดัน ซึ่งเป็นสัดส่วนกับความเร็วของการไหลออก

โดยที่ τv และ τo ~ เวลาไหลออกของก๊าซ B และอากาศ ตามลำดับ

การวัดความหนาแน่นของก๊าซด้วยวิธีนี้ดำเนินการโดยใช้แถบของ effusiometer (รูปที่ 274.6) - กระบอกสูบกว้าง b สูงประมาณ 400 มม. ซึ่งภายในมีถัง 5 ที่มีฐาน 7 พร้อมรูสำหรับทางเข้าและ ทางออกของของเหลว เรือ 5 มีเครื่องหมาย M1 และ M2 สองเครื่องหมายสำหรับอ่านปริมาตรของก๊าซ ซึ่งเป็นเวลาที่สังเกต วาล์ว 3 ทำหน้าที่ป้อนก๊าซและวาล์ว 2 - เพื่อปล่อยผ่านเส้นเลือดฝอย 1 เทอร์โมมิเตอร์ 4 ควบคุมอุณหภูมิของก๊าซ

การหาความหนาแน่นของก๊าซด้วยความเร็วของการหมดอายุจะดำเนินการดังนี้ กระบอก b เต็มไปด้วยของเหลว ซึ่งก๊าซเกือบจะไม่ละลายน้ำ ดังนั้นถัง 5 จะถูกเติมเหนือเครื่องหมาย M2 ด้วย จากนั้น ผ่านก๊อก 3 ของเหลวจะถูกบีบออกจากถัง 5 โดยก๊าซภายใต้การศึกษาที่ต่ำกว่าเครื่องหมาย M1 และของเหลวทั้งหมดควรอยู่ในกระบอกสูบ หลังจากนั้น เมื่อปิดก๊อก 3 แล้ว เปิดก๊อก 2 และปล่อยให้ก๊าซส่วนเกินไหลผ่านเส้นเลือดฝอย 1 ทันทีที่ของเหลวถึงเครื่องหมาย M1 ให้เริ่มนาฬิกาจับเวลา ของเหลวที่แทนที่แก๊สจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นจนถึงเครื่องหมาย M2 ในขณะที่วงเดือนของของเหลวสัมผัสกับเครื่องหมาย M2 นาฬิกาจับเวลาจะปิดลง การทดลองซ้ำ 2-3 ครั้ง การดำเนินการที่คล้ายกันจะดำเนินการกับอากาศล้างภาชนะ 5 อย่างทั่วถึงจากเศษของก๊าซทดสอบ การสังเกตที่แตกต่างกันของระยะเวลาของการไหลของก๊าซไม่ควรแตกต่างกันมากกว่า 0.2 - 0.3 วินาที

หากไม่สามารถเลือกของเหลวสำหรับก๊าซภายใต้การศึกษาที่จะละลายได้เล็กน้อย จะใช้เครื่องวัดการไหลแบบปรอท (รูปที่ 274, c) ประกอบด้วยภาชนะแก้ว 4 ที่มีไก่สามทาง 1 และภาชนะไฟกระชาก 5 ที่เต็มไปด้วยสารปรอท Vessel 4 ตั้งอยู่ในภาชนะแก้ว 3 ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมอุณหภูมิ ก๊าซถูกป้อนผ่านวาล์ว 1 เข้าไปในถัง 4 โดยแทนที่ปรอทด้านล่างเครื่องหมาย M1 ก๊าซหรืออากาศทดสอบถูกปล่อยผ่านเส้นเลือดฝอย 2 ยกถังปรับระดับ 5 เครื่องมือที่มีความละเอียดอ่อนมากขึ้นในการกำหนดความหนาแน่นของก๊าซ ได้แก่ เครื่องวัดความดันก๊าซในสต็อก (รูปที่ 275, a) และเครื่องชั่งก๊าซ

Stock Alfred (1876-1946) - นักเคมีและนักวิเคราะห์อนินทรีย์ชาวเยอรมัน

ในสต็อกไฮโดรมิเตอร์ ปลายด้านหนึ่งของหลอดควอทซ์จะพองตัวเป็นลูกบอลผนังบาง 1 ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 30 - 35 มม. บรรจุด้วยอากาศ และอีกข้างหนึ่งถูกดึงเข้าไปในเส้นผม 7. แท่งเหล็กขนาดเล็ก 3 แน่น บีบเข้าไปในหลอด

ข้าว. 275. ไฮโดรมิเตอร์แบบแท่ง (a) และแผนภาพการติดตั้ง (b)

ส่วนปลายของการตัดที่มีลูกบอลวางอยู่บนส่วนรองรับแบบควอตซ์หรือหินโมรา ท่อที่มีลูกบอลอยู่ในภาชนะควอทซ์ 5 พร้อมจุกกลมขัดเงา ด้านนอกเรือมีโซลินอยด์ 6 ที่มีแกนเหล็ก ด้วยความช่วยเหลือของกระแสความแรงต่าง ๆ ที่ไหลผ่านโซลินอยด์ ตำแหน่งของแขนโยกจะอยู่ในแนวเดียวกับลูกบอลเพื่อให้เส้นผม 7 ชี้ไปที่ตัวบ่งชี้ศูนย์ 8 ตำแหน่งของเส้นผมถูกสังเกตโดยใช้กล้องโทรทรรศน์หรือกล้องจุลทรรศน์ .

สเตมไฮโดรมิเตอร์เชื่อมกับท่อ 2 เพื่อขจัดการสั่นสะท้าน

ลูกบอลและท่ออยู่ในสมดุลสำหรับความหนาแน่นที่กำหนดของก๊าซรอบข้าง หากในภาชนะ 5 ก๊าซหนึ่งถูกแทนที่ด้วยอีกก๊าซหนึ่งที่ความดันคงที่ สมดุลจะถูกรบกวนเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในความหนาแน่นของก๊าซ ในการคืนค่า จำเป็นต้องดึงแกน 3 ลงด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า 6 เมื่อความหนาแน่นของแก๊สลดลง หรือปล่อยให้ขึ้นด้านบนเมื่อความหนาแน่นเพิ่มขึ้น ความแรงของกระแสที่ไหลผ่านโซลินอยด์ เมื่อถึงจุดสมดุล จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่น

เครื่องมือนี้ได้รับการสอบเทียบสำหรับก๊าซที่มีความหนาแน่นที่ทราบ ความแม่นยำของ Rod hydrometer คือ 0.01 - 0.1% ความไวประมาณ DO "7 g ช่วงการวัดอยู่ระหว่าง 0 ถึง 4 g / l

การติดตั้งด้วย Rod hydrometer ก้านไฮโดรมิเตอร์ / (รูปที่ 275.6) ติดอยู่กับระบบสุญญากาศเพื่อให้แขวนอยู่บนท่อ 2 เช่นเดียวกับสปริง ข้อศอก 3 ของท่อ 2 ถูกแช่ในภาชนะ Dewar 4 ที่มีส่วนผสมของความเย็นที่ช่วยให้รักษาอุณหภูมิไม่สูงกว่า -80 o C สำหรับการควบแน่นของไอปรอท หากใช้ปั๊มปรอทแบบกระจายเพื่อสร้างสุญญากาศในไฮโดรมิเตอร์ วาล์ว 5 เชื่อมต่อไฮโดรมิเตอร์กับขวดบรรจุก๊าซที่อยู่ระหว่างการตรวจสอบ กับดักป้องกันปั๊มกระจายจากการสัมผัสกับก๊าซทดสอบ และฟิกซ์เจอร์ 7 ทำหน้าที่ปรับแรงดันอย่างละเอียด ทั้งระบบเชื่อมต่อกับปั๊มกระจายผ่านท่อ

ปริมาตรของก๊าซวัดโดยใช้หมวกเบเร่ต์ก๊าซที่สอบเทียบแล้ว (ดูรูปที่ 84) พร้อมแจ็คเก็ตน้ำที่ควบคุมด้วยอุณหภูมิ เพื่อหลีกเลี่ยงการแก้ไขปรากฏการณ์ของเส้นเลือดฝอย แก๊ส 3 และการชดเชย 5 บิวเรตต์จะถูกเลือกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากันและวางเคียงข้างกันในแจ็คเก็ต 4 ที่ควบคุมด้วยอุณหภูมิ (รูปที่ 276) ปรอท กลีเซอรีน และของเหลวอื่นๆ ที่ละลายก๊าซได้ไม่ดีภายใต้การศึกษาจะถูกใช้เป็นของเหลวกั้น

ใช้งานอุปกรณ์นี้ดังนี้ ขั้นแรก เติมของเหลวในบิวเรตต์ให้อยู่ในระดับเหนือก๊อก 2 ยกถัง b จากนั้นแก๊สบิวเรตต์จะเชื่อมต่อกับแหล่งก๊าซและแนะนำโดยลดถัง b หลังจากนั้นวาล์ว 2 จะปิดลง เพื่อปรับความดันของแก๊สในบิวเรตต์ 3 ให้เท่ากันด้วยความดันบรรยากาศ เรือ b จะถูกนำเข้ามาใกล้กับบิวเรตต์และตั้งไว้ที่ระดับความสูงที่ menisci ของปรอทในการชดเชย 5 และแก๊ส 3 บิวเรตต์อยู่ในระดับเดียวกัน เนื่องจากบิวเรตต์การชดเชยสื่อสารกับบรรยากาศ (ปลายบนเปิดอยู่) ด้วยตำแหน่งของวงเดือนนี้ ความดันแก๊สในบิวเรตต์แก๊สจะเท่ากับความดันบรรยากาศ

ในเวลาเดียวกัน วัดความดันบรรยากาศโดยใช้บารอมิเตอร์และอุณหภูมิของน้ำในแจ็คเก็ต 4 โดยใช้เทอร์โมมิเตอร์ 7

ปริมาตรของก๊าซที่พบถูกทำให้อยู่ในสภาวะปกติ (0 ° C; 0.1 MPa) โดยใช้สมการของก๊าซในอุดมคติ:

V0 และ V คือปริมาตร (l) ของก๊าซที่ลดลงสู่สภาวะปกติและปริมาตรที่วัดได้ของก๊าซที่อุณหภูมิ t (°C) ตามลำดับ p - ความดันบรรยากาศในขณะที่ทำการวัดปริมาตรก๊าซ, ทอร์

หากก๊าซมีไอน้ำหรือเป็นก่อนการวัดปริมาตรในภาชนะที่อยู่เหนือน้ำหรือสารละลายที่เป็นน้ำ ปริมาตรของแก๊สจะถูกทำให้อยู่ในสภาวะปกติ โดยคำนึงถึงความดันไอน้ำ p1 ที่อุณหภูมิการทดลอง (ดูตารางที่ 37):

สมการนี้ใช้หากความดันบรรยากาศเมื่อวัดปริมาตรก๊าซค่อนข้างใกล้เคียงกับ 760 Torr ความดันของก๊าซจริงจะน้อยกว่าก๊าซในอุดมคติเสมอเนื่องจากปฏิกิริยาของโมเลกุล ดังนั้นในมูลค่าที่พบของปริมาตรก๊าซ จึงมีการแนะนำการแก้ไขความไม่สมบูรณ์ของก๊าซที่นำมาจากหนังสืออ้างอิงพิเศษ

กระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์แห่งสหพันธรัฐรัสเซีย

สถาบันการศึกษางบประมาณของรัฐบาลกลางแห่งการศึกษาระดับอุดมศึกษา

Russian State University of Oil and Gas ตั้งชื่อตาม A.I. ไอเอ็ม กุบกิน"

หนึ่ง. Timashev, T.A. Berkunova, E.A. Mammadov

การกำหนดความหนาแน่นของแก๊ส

แนวทางการดำเนินงานห้องปฏิบัติการในสาขาวิชา "เทคโนโลยีการทำงานของหลุมก๊าซ" และ "การพัฒนาและการดำเนินงานของแหล่งก๊าซและก๊าซคอนเดนเสท" สำหรับนักศึกษาพิเศษ:

WG, RN, RB, MB, MO, GR, GI, GP, GF

ภายใต้กองบรรณาธิการของ Professor A.I. Ermolaeva

มอสโก 2012

การหาความหนาแน่นของก๊าซ

แนวปฏิบัติสำหรับห้องปฏิบัติการ / A.N. ทิมาเชฟ

ที.เอ. Berkunova, E.A. Mammadov - M .: Russian State University of Oil and Gas ตั้งชื่อตาม I.M. กุบกินา, 2555.

วิธีการสำหรับการวัดความหนาแน่นของก๊าซในห้องปฏิบัติการถูกสรุปไว้ ขึ้นอยู่กับ GOST 17310 - 2002 ปัจจุบัน

คำแนะนำตามระเบียบมีไว้สำหรับนักศึกษาของมหาวิทยาลัยน้ำมันและก๊าซพิเศษ: RG, RN, RB, MB, MO, GR, GI, GP, GF

สิ่งพิมพ์จัดทำขึ้นที่กรมพัฒนาและปฏิบัติการก๊าซและก๊าซ

เงินฝากโซคอนเดนเสท

พิมพ์โดยการตัดสินใจของคณะกรรมการการศึกษาและระเบียบวิธีของคณะ

แหล่งน้ำมันและก๊าซบอตกิ



	บทนำ……………………………………………………………….
	คำจำกัดความพื้นฐาน……………………………………………….
	ความหนาแน่นของก๊าซธรรมชาติที่ความดันบรรยากาศ…………..
	ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของก๊าซ……………………………………….
	ความหนาแน่นของก๊าซธรรมชาติที่ความดันและอุณหภูมิ……….
	วิธีการทางห้องปฏิบัติการเพื่อกำหนดความหนาแน่นของก๊าซธรรมชาติ….
	วิธีพิคโนเมทริก ………………………………………………
	สูตรการคำนวณ…………………………………………………..
	ขั้นตอนการกำหนดความหนาแน่น……………………………………
	การคำนวณความหนาแน่นของก๊าซ……………………………………………………
	การหาความหนาแน่นของก๊าซโดยวิธีไหลออก…………………..
	ที่มาของความสัมพันธ์เพื่อกำหนดความหนาแน่นของฮา-
	ต่อ………………………………………………………………………..
2.2.2. ลำดับการทำงาน………………………………………….
2.2.3. การประมวลผลผลการวัด…………………………………..
	คำถามทดสอบ………………………………………………..
	วรรณกรรม…………………………………………………………….
	ภาคผนวก ก………………………………………………………………………
	ภาคผนวก ข………………………………………………………….
	ภาคผนวก ข…………………………………………………………

บทนำ

ใช้คุณสมบัติทางกายภาพของก๊าซธรรมชาติและคอนเดนเสทไฮโดรคาร์บอน

ใช้ทั้งในขั้นตอนการออกแบบ การพัฒนา และการพัฒนาภาคสนาม

ความหนาแน่นของก๊าซธรรมชาติ และในการวิเคราะห์และควบคุมการพัฒนาพื้นที่

การทำงานของระบบรวบรวมและเตรียมผลิตภัณฑ์จากบ่อก๊าซและก๊าซคอนเดนเสท คุณสมบัติทางกายภาพหลักประการหนึ่งที่ต้องศึกษาคือความหนาแน่นของก๊าซของตะกอน

เนื่องจากองค์ประกอบของก๊าซในแหล่งก๊าซธรรมชาติมีความซับซ้อน

ประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอน (แอลเคน ไซโคลอัลเคน และเอรีน) และไม่ใช่ไฮโดรคาร์บอน

ส่วนประกอบ (ไนโตรเจน ฮีเลียม และก๊าซแรร์เอิร์ธอื่นๆ รวมถึงส่วนประกอบที่เป็นกรด

nites H2 S และ CO2) จำเป็นต้องมีการวัดความหนาแน่นในห้องปฏิบัติการ

ก๊าซเอสทีไอ

คำแนะนำวิธีการนี้กล่าวถึงวิธีการคำนวณสำหรับการกำหนด

การหาความหนาแน่นของก๊าซตามองค์ประกอบที่ทราบ เช่นเดียวกับวิธีการทางห้องปฏิบัติการสองวิธีในการกำหนดความหนาแน่นของก๊าซ: พิคโนเมตริก และวิธีการไหลผ่านเส้นเลือดฝอย

1. คำจำกัดความพื้นฐาน

1.1. ความหนาแน่นของก๊าซธรรมชาติที่ความดันบรรยากาศ

ความหนาแน่นของก๊าซเท่ากับมวล M ที่มีอยู่ในปริมาตรหน่วย v ของสาร

ว. แยกแยะความหนาแน่นของก๊าซที่ปกติ n P 0.1013 MPa, T 273K และ

	มาตรฐานด้วย R 0.1013MPa, T 293K									ภายใต้เงื่อนไขตลอดจนความกดดันใดๆ
	leniya Р และอุณหภูมิ Т Р,Т.									น้ำหนักโมเลกุลที่รู้จัก
	ความหนาแน่นภายใต้สภาวะปกติคือ



	ภายใต้เงื่อนไขมาตรฐาน

โดยที่ M คือน้ำหนักโมเลกุลของก๊าซ kg/kmol; 22.41 และ 24.04, m3 / kmol - ปริมาตรของก๊าซตามลำดับที่ปกติ (0.1013 MPa, 273 K) และมาตรฐาน

(0.1013 MPa, 293 K) เงื่อนไข

สำหรับก๊าซธรรมชาติที่ประกอบด้วยส่วนประกอบไฮโดรคาร์บอนและส่วนประกอบที่ไม่ใช่ไฮโดรคาร์บอน (ที่เป็นกรดและเฉื่อย) น้ำหนักโมเลกุลที่ปรากฏ M ถึง

ถูกกำหนดโดยสูตร



				êã/ êì î ëü,

โดยที่ M i คือน้ำหนักโมเลกุลของส่วนประกอบที่ i คือ kg/kmol n i คือเปอร์เซ็นต์โมลาร์ของส่วนประกอบที่ i ในของผสม

k คือจำนวนส่วนประกอบในส่วนผสม (ก๊าซธรรมชาติ)

ความหนาแน่นของก๊าซธรรมชาติ cm เท่ากับ



							ที่ 0.1 MPa และ 293 K


							ที่ 0.1 MPa และ 293 K

i คือความหนาแน่นขององค์ประกอบที่ i ที่ 0.1 MPa และ 293 K

ข้อมูลเกี่ยวกับส่วนประกอบแต่ละรายการแสดงในตารางที่ 1

การแปลงความหนาแน่นภายใต้สภาวะอุณหภูมิและความดันที่แตกต่างกัน

0.1013 MPa (101.325 kPa) ในภาคผนวก ข.

1.2. ความหนาแน่นของก๊าซสัมพัทธ์

ในทางปฏิบัติของการคำนวณทางวิศวกรรม แนวคิดของญาติ

ความหนาแน่น nye เท่ากับอัตราส่วนของความหนาแน่นของก๊าซต่อความหนาแน่นของอากาศที่ค่าความดันและอุณหภูมิเดียวกัน โดยปกติ สภาวะปกติหรือสภาวะมาตรฐานจะถูกนำมาใช้เป็นข้อมูลอ้างอิง ในขณะที่ความหนาแน่นของอากาศคือ

รับผิดชอบจำนวน 0 1.293 กก. / ม. 3 และ 20 1.205 กก. / ม. 3 แล้วญาติ

ความหนาแน่นของก๊าซธรรมชาติเท่ากับ

1.3. ความหนาแน่นของก๊าซธรรมชาติที่ความดันและอุณหภูมิ

ความหนาแน่นของก๊าซสำหรับสภาวะในอ่างเก็บน้ำ หลุมเจาะ ก๊าซ

สายไฟและอุปกรณ์ที่กำหนดความดันและอุณหภูมิที่เหมาะสม

คำนวณตามสูตรต่อไปนี้

โดยที่ P และ T คือความดันและอุณหภูมิ ณ ตำแหน่งที่คำนวณความหนาแน่นของก๊าซ 293 K และ 0.1013 MPa - เงื่อนไขมาตรฐานเมื่อพบ cm;

z ,z 0 คือค่าสัมประสิทธิ์ของการบีบอัดยิ่งยวดของแก๊สตามลำดับที่ Р และ Т และ

ภายใต้เงื่อนไขมาตรฐาน (ค่า z 0 = 1)

วิธีที่ง่ายที่สุดในการพิจารณาปัจจัยที่มีการบีบอัดยิ่งยวด z คือวิธีแบบกราฟิก การพึ่งพาของ z กับพารามิเตอร์ที่กำหนดคือ

วางไว้ในรูป หนึ่ง.

สำหรับก๊าซที่มีองค์ประกอบเดียว (ก๊าซบริสุทธิ์) พารามิเตอร์ที่กำหนดจะถูกกำหนด

แบ่งตามสูตร




	และ T c เป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญของก๊าซ
สำหรับก๊าซที่มีหลายองค์ประกอบ (ธรรมชาติ) ให้คำนวณล่วงหน้า
ความดันหลอกและอุณหภูมิตามการพึ่งพาอาศัยกัน




	T nskn มัน ci/100,

	และ T c เป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญขององค์ประกอบที่ i ของแก๊ส

เนื่องจากองค์ประกอบของก๊าซธรรมชาติถูกกำหนดให้เป็นบิวเทน C4 H10		หรือเฮกเซน C6 H14

รวมและส่วนประกอบอื่น ๆ ทั้งหมดรวมกันเป็นส่วนที่เหลือ (ส่วนประกอบเทียม

ส่วนประกอบ) C5+ หรือ C7+ ในกรณีนี้ พารามิเตอร์ที่สำคัญถูกกำหนดโดยสูตร

ที่ 100 M กับ 5 240 และ 700d กับ 5 950

М с 5 คือน้ำหนักโมเลกุลของ С5+ (С7+) kg/kmol

dc 5 คือความหนาแน่นของส่วนประกอบเทียม С5+ (С7+) kg/m3

ความสัมพันธ์ระหว่าง M s		หาได้จากสูตรของเครก

ตารางที่ 1

ตัวชี้วัดส่วนประกอบก๊าซธรรมชาติ

ตัวชี้วัด

ส่วนประกอบ

มวลโมเลกุล

M กก./กม.

ความหนาแน่น กก./ลบ.ม. 0.1

พล็อตญาติ-

ปริมาณวิกฤต

dm3/kmol

แรงกดดันที่สำคัญ,

อุณหภูมิวิกฤต-

การบีบอัดที่สำคัญ

สะพาน zcr

ปัจจัยศูนย์กลาง

รูปที่ 1 - การพึ่งพาปัจจัยการบีบอัดยิ่งยวด z บนพารามิเตอร์ที่กำหนด Ppr และ Tpr

2. วิธีการทางห้องปฏิบัติการเพื่อกำหนดความหนาแน่นของก๊าซธรรมชาติ

2.1. วิธีพิคโนเมตริก

วิธี pycnometric ถูกกำหนดโดยมาตรฐาน GOST 17310-2002 ตาม

ซึ่งกำหนดความหนาแน่น (ความหนาแน่นสัมพัทธ์) ของก๊าซและก๊าซผสม

สาระสำคัญของวิธีการนี้อยู่ที่การชั่งน้ำหนัก pycnometer แก้วที่มีปริมาตร 100-200 cm3 ในอนุกรมกับอากาศแห้งและทำให้แห้ง

ก๊าซถัดไปที่อุณหภูมิและความดันเท่ากัน

ความหนาแน่นของอากาศแห้งเป็นค่าอ้างอิง เมื่อทราบปริมาตรภายในของพิคโนมิเตอร์แล้ว ก็สามารถกำหนดความหนาแน่นของก๊าซธรรมชาติที่ไม่ทราบองค์ประกอบได้

(ทดสอบแก๊ส). ในการทำเช่นนี้ ปริมาตรภายในของพิคโนมิเตอร์ ("จำนวนน้ำ") ถูกกำหนดเบื้องต้นโดยสลับการชั่งน้ำหนักพิกโนมิเตอร์ด้วยอากาศแห้งและน้ำกลั่น ซึ่งทราบความหนาแน่น จากนั้นชั่งน้ำหนัก-

เย็บพิคโนมิเตอร์ที่เต็มไปด้วยก๊าซที่ตรวจสอบแล้ว ความแตกต่างระหว่างมวลของพิคโนมิเตอร์กับก๊าซทดสอบและพิคโนมิเตอร์กับอากาศ หารด้วยค่าปริมาตรของพิคโนมิเตอร์ ("จำนวนน้ำ") จะถูกบวกเข้ากับค่าความหนาแน่นของอากาศแห้ง

ซึ่งเป็นความหนาแน่นสุดท้ายของก๊าซที่ศึกษา

ที่มาของสูตรการคำนวณแสดงไว้ด้านล่าง

2.1.1. สูตรคำนวณ

ความหนาแน่นของก๊าซธรรมชาติถูกกำหนดโดยวิธีพิคโนเมตริกตามความสัมพันธ์ต่อไปนี้:

d คือความหนาแน่นของก๊าซภายใต้สภาวะการวัด g/dm3 kg;

vz – ความหนาแน่นของอากาศภายใต้เงื่อนไขของการวัด g/dm3 kg;

Mg คือมวลของก๊าซในพิกโนมิเตอร์ g;

Mvz คือมวลของอากาศใน pycnometer, g;

คำแนะนำ

เพื่อรับมือกับงาน จำเป็นต้องใช้สูตรเกี่ยวกับความหนาแน่นสัมพัทธ์:

ขั้นแรก ให้หาน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของแอมโมเนีย ซึ่งสามารถคำนวณได้จากตาราง D.I. เมนเดเลเยฟ.

Ar (N) = 14, Ar (H) = 3 x 1 = 3 ดังนั้น
นาย(NH3) = 14 + 3 = 17

แทนที่ข้อมูลที่ได้รับลงในสูตรเพื่อกำหนดความหนาแน่นสัมพัทธ์ทางอากาศ:
D (อากาศ) = นาย (แอมโมเนีย) / นาย (อากาศ);
D (อากาศ) = นาย (แอมโมเนีย) / 29;
D (อากาศ) = 17/29 = 0.59

ตัวอย่างที่ 2 คำนวณความหนาแน่นสัมพัทธ์ของแอมโมเนียเทียบกับไฮโดรเจน

แทนที่ข้อมูลในสูตรเพื่อกำหนดความหนาแน่นสัมพัทธ์ของไฮโดรเจน:
D (ไฮโดรเจน) = นาย (แอมโมเนีย) / นาย (ไฮโดรเจน);
D (ไฮโดรเจน) = นาย (แอมโมเนีย) / 2;
D (ไฮโดรเจน) = 17/ 2 = 8.5

ไฮโดรเจน (จากภาษาละติน "ไฮโดรเจน" - "ผลิตน้ำ") เป็นองค์ประกอบแรกของตารางธาตุ มีการกระจายอย่างกว้างขวางมีอยู่ในรูปของไอโซโทปสามชนิด ได้แก่ โพรเทียมดิวเทอเรียมและทริเทียม ไฮโดรเจนเป็นก๊าซไม่มีสีอ่อน (เบากว่าอากาศ 14.5 เท่า) ระเบิดได้สูงเมื่อผสมกับอากาศและออกซิเจน ใช้ในอุตสาหกรรมเคมี อาหาร และเชื้อเพลิงจรวด อยู่ระหว่างการวิจัยความเป็นไปได้ในการใช้ ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์รถยนต์ ความหนาแน่น ไฮโดรเจน(เช่นเดียวกับก๊าซอื่น ๆ ) สามารถกำหนดได้หลายวิธี

คำแนะนำ

ประการแรกตามคำจำกัดความสากลของความหนาแน่น - ปริมาณของสารต่อหน่วยปริมาตร ในกรณีที่อยู่ในภาชนะที่ปิดสนิท ความหนาแน่นของก๊าซจะถูกกำหนดโดยพื้นฐานตามสูตร (M1 - M2) / V โดยที่ M1 คือมวลรวมของภาชนะที่มีก๊าซ M2 คือมวลของ เรือเปล่าและ V คือปริมาตรภายในของเรือ

หากคุณต้องการกำหนดความหนาแน่น ไฮโดรเจนเมื่อมีข้อมูลเริ่มต้นเช่น ที่นี่ สมการสากลของสถานะของก๊าซในอุดมคติเข้ามาช่วย หรือสมการ Mendeleev-Clapeyron: PV = (mRT)/M
P - แรงดันแก๊ส
V คือปริมาตร
R คือค่าคงที่แก๊สสากล
T คืออุณหภูมิของแก๊สในหน่วยเคลวิน
M คือมวลโมลาร์ของแก๊ส
m คือมวลจริงของก๊าซ

ก๊าซในอุดมคติถือเป็นก๊าซทางคณิตศาสตร์ที่สามารถละเลยพลังงานศักย์ของโมเลกุลเมื่อเปรียบเทียบกับพลังงานจลน์ของพวกมัน ในแบบจำลองก๊าซในอุดมคติ ไม่มีแรงดึงดูดหรือแรงผลักระหว่างโมเลกุล และการชนกันของอนุภาคกับอนุภาคหรือผนังหลอดเลือดอื่น ๆ นั้นยืดหยุ่นอย่างยิ่ง

แน่นอนว่าไฮโดรเจนและก๊าซชนิดอื่นไม่เหมาะ แต่โมเดลนี้ช่วยให้สามารถคำนวณได้อย่างแม่นยำสูงเพียงพอที่ระดับใกล้เคียงกับความดันบรรยากาศและอุณหภูมิห้อง ตัวอย่างเช่น ให้งาน: ค้นหาความหนาแน่น ไฮโดรเจนที่ความดัน 6 และอุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส

ขั้นแรกให้แปลงค่าเริ่มต้นทั้งหมดเป็นระบบ SI (6 บรรยากาศ \u003d 607950 Pa, 20 องศาเซลเซียส \u003d 293 องศา K) จากนั้นเขียนสมการ Mendeleev-Clapeyron PV = (mRT)/M แปลงเป็น: P = (mRT)/MV เนื่องจาก m / V คือความหนาแน่น (อัตราส่วนของมวลของสารต่อปริมาตร) คุณจะได้: ความหนาแน่น ไฮโดรเจน= PM/RT และเรามีข้อมูลที่จำเป็นทั้งหมดสำหรับการแก้ปัญหา คุณรู้ความดัน (607950) อุณหภูมิ (293) ค่าคงที่ก๊าซสากล (8.31) มวลโมลาร์ ไฮโดรเจน (0,002).

เมื่อแทนข้อมูลนี้ลงในสูตร คุณจะได้: density ไฮโดรเจนภายใต้สภาวะความดันและอุณหภูมิที่กำหนด 0.499 กก. / ลบ.ม. หรือประมาณ 0.5

ที่มา:

วิธีหาความหนาแน่นของไฮโดรเจน

ความหนาแน่น- เป็นคุณลักษณะอย่างหนึ่งของสสาร เท่ากับ มวล ปริมาตร อุณหภูมิ พื้นที่ จะเท่ากับอัตราส่วนของมวลต่อปริมาตร งานหลักคือการเรียนรู้วิธีการคำนวณค่านี้และรู้ว่ามันขึ้นอยู่กับอะไร

คำแนะนำ

ความหนาแน่นคืออัตราส่วนของมวลต่อปริมาตรของสาร หากคุณต้องการกำหนดความหนาแน่นของสสาร และคุณทราบมวลและปริมาตรของสาร การค้นหาความหนาแน่นจะไม่ยากสำหรับคุณ วิธีที่ง่ายที่สุดในการหาความหนาแน่นในกรณีนี้คือ p = m/V อยู่ในหน่วย kg/m^3 ในระบบ SI อย่างไรก็ตาม ค่าทั้งสองนี้จะไม่ได้รับเสมอ ดังนั้นคุณควรทราบหลายวิธีในการคำนวณความหนาแน่น

ความหนาแน่นมีความหมายแตกต่างกันไปตามชนิดของสาร นอกจากนี้ ความหนาแน่นจะแตกต่างกันไปตามระดับความเค็มและอุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิลดลง ความหนาแน่นจะเพิ่มขึ้น และเมื่อระดับความเค็มลดลง ความหนาแน่นก็ลดลงด้วย ตัวอย่างเช่น ความหนาแน่นของทะเลแดงยังถือว่าสูงอยู่ ในขณะที่ในทะเลบอลติกมีน้อยกว่าอยู่แล้ว ทุกท่านเคยสังเกตไหมว่าถ้าเติมน้ำลงไปก็จะลอย ทั้งหมดนี้เกิดจากการที่มีความหนาแน่นต่ำกว่าน้ำ สารโลหะและหินจะจมลงเนื่องจากความหนาแน่นสูงขึ้น ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของร่างกายที่เกิดขึ้นเกี่ยวกับการว่ายน้ำของพวกเขา

ต้องขอบคุณทฤษฎีวัตถุลอยน้ำ ซึ่งคุณสามารถหาความหนาแน่นของร่างกาย น้ำ ปริมาตรของร่างกายทั้งหมด และปริมาตรของส่วนที่แช่อยู่ได้ สูตรนี้มีลักษณะดังนี้: วิมเมอร์ ส่วน / ตัว V \u003d p ร่างกาย / p ของเหลว ตามความหนาแน่นของร่างกายสามารถพบได้ดังนี้: p ร่างกาย \u003d V แช่อยู่ ส่วน * p ของเหลว / ตัว V เงื่อนไขนี้เป็นไปตามข้อมูลตารางและปริมาณ V ที่ระบุแช่ ส่วนต่างๆ และตัว V

วิดีโอที่เกี่ยวข้อง

เคล็ดลับ 4: วิธีการคำนวณน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของสาร

น้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์เป็นค่าไร้มิติซึ่งแสดงว่ามวลของโมเลกุลมากกว่า 1/12 ของมวลอะตอมของคาร์บอนเป็นจำนวนเท่าใด ดังนั้นมวลของอะตอมคาร์บอนจึงเท่ากับ 12 หน่วย คุณสามารถกำหนดน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของสารประกอบเคมีได้โดยการเพิ่มมวลของอะตอมที่ประกอบเป็นโมเลกุลของสาร

คุณจะต้องการ

- ปากกา;
- กระดาษโน๊ต;
- เครื่องคิดเลข;
- ตารางธาตุ.

คำแนะนำ

ค้นหาเซลล์ของธาตุที่ประกอบเป็นโมเลกุลนี้ในตารางธาตุ ค่ามวลอะตอมสัมพัทธ์ (Ar) ของสารแต่ละชนิดจะแสดงอยู่ที่มุมล่างซ้ายของเซลล์ เขียนใหม่โดยปัดเศษเป็นจำนวนเต็มที่ใกล้ที่สุด: Ar(H) - 1; อา(P) - 31; อา(O) - 16.

กำหนดน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของสารประกอบ (Mr) เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้คูณมวลอะตอมของแต่ละธาตุด้วยจำนวนอะตอมใน . แล้วบวกค่าผลลัพธ์ สำหรับกรดฟอสฟอริก: Mr(n3po4) = 3*1 + 1*31 + 4*16 = 98

น้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์เป็นตัวเลขเท่ากับมวลโมลาร์ของสาร งานบางอย่างใช้ลิงค์นี้ ตัวอย่าง: ก๊าซที่อุณหภูมิ 200 K และความดัน 0.2 MPa มีความหนาแน่น 5.3 กก./ลบ.ม. กำหนดน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์

ใช้สมการ Mendeleev-Claiperon สำหรับก๊าซในอุดมคติ: PV = mRT/M โดยที่ V คือปริมาตรก๊าซ m3; m คือมวลของปริมาตรก๊าซที่กำหนด kg; M คือมวลโมลาร์ของก๊าซ kg/mol; R คือค่าคงที่แก๊สสากล R=8.314472 m2kg s-2 K-1 Mol-1; T – แก๊ส, K; P - ความดันสัมบูรณ์ Pa แสดงมวลโมลาร์จากความสัมพันธ์นี้: М = mRT/(PV)

ดังที่คุณทราบความหนาแน่น: p = m/V, kg/m3 แทนที่ลงในนิพจน์: M = pRT / P. กำหนดมวลโมลาร์ของก๊าซ: M \u003d 5.3 * 8.31 * 200 / (2 * 10 ^ 5) \u003d 0.044 กก. / โมล น้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของก๊าซ: Mr = 44 คุณสามารถเดาได้ว่ามันคือคาร์บอนไดออกไซด์: Mr(CO2) = 12 + 16*2 = 44

ที่มา:

คำนวณน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์

ในห้องปฏิบัติการเคมีและเมื่อทำการทดลองทางเคมีที่บ้าน มักจะจำเป็นต้องกำหนดความหนาแน่นสัมพัทธ์ของสาร ความหนาแน่นสัมพัทธ์คืออัตราส่วนของความหนาแน่นของสารหนึ่งๆ ต่อความหนาแน่นของสารอื่นภายใต้สภาวะบางอย่าง หรือกับความหนาแน่นของสารอ้างอิงซึ่งนำมาเป็นน้ำกลั่น ความหนาแน่นสัมพัทธ์แสดงเป็นตัวเลขนามธรรม

คุณจะต้องการ

- ตารางและไดเร็กทอรี
- ไฮโดรมิเตอร์ พิคโนมิเตอร์ หรือเครื่องชั่งพิเศษ

คำแนะนำ

ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของสารที่สัมพันธ์กับความหนาแน่นของน้ำกลั่นถูกกำหนดโดยสูตร: d=p/p0 โดยที่ d คือความหนาแน่นสัมพัทธ์ที่ต้องการ p คือความหนาแน่นของสารทดสอบ p0 คือความหนาแน่นของสารอ้างอิง . พารามิเตอร์สุดท้ายเป็นแบบตารางและถูกกำหนดค่อนข้างแม่นยำ: ที่ 20 ° C น้ำมีความหนาแน่น 998.203 กก. / ลบ.ม. และถึงความหนาแน่นสูงสุดที่ 4 ° C - 999.973 กก. / ลบ.ม. ก่อนการคำนวณอย่าลืมว่า p และ p0 จะต้องแสดงในหน่วยเดียวกัน

นอกจากนี้ ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของสารยังสามารถพบได้ในหนังสืออ้างอิงทางกายภาพและทางเคมี ค่าตัวเลขของความหนาแน่นสัมพัทธ์จะเท่ากับความถ่วงจำเพาะสัมพัทธ์ของสารชนิดเดียวกันภายใต้สภาวะเดียวกันเสมอ สรุป: ใช้ตารางความถ่วงจำเพาะสัมพัทธ์ในลักษณะเดียวกับตารางความหนาแน่นสัมพัทธ์

เมื่อกำหนดความหนาแน่นสัมพัทธ์ ให้คำนึงถึงอุณหภูมิของการทดสอบและสารอ้างอิงเสมอ ความจริงก็คือความหนาแน่นของสารลดลงและเพิ่มขึ้นเมื่อเย็นลง หากอุณหภูมิของสารทดสอบแตกต่างจากค่าอ้างอิง ให้ทำการแก้ไข คำนวณเป็นการเปลี่ยนแปลงเฉลี่ยของความหนาแน่นสัมพัทธ์ต่อ 1°C ค้นหาข้อมูลที่จำเป็นเกี่ยวกับโนโมแกรมของการแก้ไขอุณหภูมิ

ในการคำนวณความหนาแน่นสัมพัทธ์ของของเหลวในทางปฏิบัติอย่างรวดเร็ว ให้ใช้ไฮโดรมิเตอร์ ใช้พิคโนมิเตอร์และสเกลพิเศษในการวัดวัตถุสัมพัทธ์และวัตถุแห้ง ไฮโดรมิเตอร์แบบคลาสสิกคือหลอดแก้วที่ขยายออกที่ด้านล่าง ที่ปลายท่อด้านล่างมีอ่างเก็บน้ำหรือสารพิเศษอยู่ ส่วนบนของหลอดถูกทำเครื่องหมายด้วยส่วนที่แสดงค่าตัวเลขของความหนาแน่นสัมพัทธ์ของสารทดสอบ ไฮโดรมิเตอร์จำนวนมากติดตั้งเทอร์โมมิเตอร์เพิ่มเติมสำหรับวัดอุณหภูมิของสารทดสอบ

กฎของอโวกาโดร

ระยะห่างของโมเลกุลของสารที่เป็นก๊าซขึ้นอยู่กับสภาวะภายนอก: ความดันและอุณหภูมิ ภายใต้สภาวะภายนอกที่เหมือนกัน ช่องว่างระหว่างโมเลกุลของก๊าซต่างๆ จะเหมือนกัน กฎของอโวกาโดรซึ่งค้นพบในปี พ.ศ. 2354 ระบุว่าปริมาณก๊าซต่างๆ ที่เท่ากันภายใต้สภาวะภายนอกเดียวกัน (อุณหภูมิและความดัน) มีจำนวนโมเลกุลเท่ากัน เหล่านั้น. ถ้า V1=V2, T1=T2 และ P1=P2 แล้ว N1=N2 โดยที่ V คือปริมาตร T คืออุณหภูมิ P คือความดัน N คือจำนวนโมเลกุลของแก๊ส (ดัชนี "1" สำหรับหนึ่งก๊าซ "2" สำหรับคนอื่น)

ผลสืบเนื่องแรกของกฎของอาโวกาโดร ปริมาตรโมลาร์

ผลสืบเนื่องแรกของกฎของ Avogadro ระบุว่าจำนวนโมเลกุลของก๊าซใด ๆ ภายใต้สภาวะเดียวกันนั้นมีปริมาตรเท่ากัน: V1=V2 ที่ N1=N2, T1=T2 และ P1=P2 ปริมาตรหนึ่งโมลของก๊าซใดๆ (ปริมาตรโมลาร์) เป็นค่าคงที่ จำได้ว่า 1 โมลมีจำนวนอนุภาค Avogadrian - 6.02x10 ^ 23 โมเลกุล

ดังนั้นปริมาตรโมลาร์ของก๊าซจึงขึ้นอยู่กับความดันและอุณหภูมิเท่านั้น โดยปกติ ก๊าซจะถูกพิจารณาที่ความดันปกติและอุณหภูมิปกติ: 273 K (0 องศาเซลเซียส) และ 1 atm (760 mm Hg, 101325 Pa) ภายใต้สภาวะปกติดังกล่าว แสดงว่า "ไม่มี" ปริมาตรโมลาร์ของก๊าซใดๆ คือ 22.4 ลิตร/โมล เมื่อทราบค่านี้แล้ว จะสามารถคำนวณปริมาตรของมวลที่กำหนดและปริมาณของก๊าซใดๆ ก็ได้

ผลที่สองของกฎของอาโวกาโดร ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของก๊าซ

ในการคำนวณความหนาแน่นสัมพัทธ์ของก๊าซ จะใช้ผลที่สองของกฎของอาโวกาโดร ตามคำนิยาม ความหนาแน่นของสารคืออัตราส่วนของมวลต่อปริมาตร: ρ=m/V สำหรับสาร 1 โมล มวลจะเท่ากับมวลโมลาร์ M และปริมาตรเท่ากับปริมาตรโมลาร์ V(M) ดังนั้นความหนาแน่นของก๊าซคือ ρ=M(แก๊ส)/V(M)

ให้มีก๊าซสองชนิด - X และ Y ความหนาแน่นและมวลโมลาร์ของพวกมัน - ρ(X), ρ(Y), M(X), M(Y), เชื่อมโยงกันด้วยความสัมพันธ์: ρ(X)=M(X) / V(M), ρ(Y)=M(Y)/V(M). ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของก๊าซ X เหนือก๊าซ Y แสดงเป็น Dy(X) คืออัตราส่วนของความหนาแน่นของก๊าซเหล่านี้ ρ(X)/ρ(Y): Dy(X)=ρ(X)/ρ(Y) =M(X)xV( M)/V(M)xM(Y)=M(X)/M(Y) ปริมาตรโมลาร์จะลดลง และจากนี้เราสามารถสรุปได้ว่าความหนาแน่นสัมพัทธ์ของแก๊ส X ต่อแก๊ส Y เท่ากับอัตราส่วนของมวลโมลาร์หรือมวลโมเลกุลสัมพัทธ์

ความหนาแน่นของก๊าซมักจะถูกกำหนดโดยสัมพันธ์กับไฮโดรเจน ซึ่งเป็นก๊าซที่เบาที่สุดในบรรดาก๊าซทั้งหมด โดยมีมวลโมเลกุลเท่ากับ 2 กรัมต่อโมล เหล่านั้น. ถ้าปัญหาบอกว่าก๊าซที่ไม่รู้จัก X มีความหนาแน่นของไฮโดรเจนเท่ากับ 15 (ความหนาแน่นสัมพัทธ์คือค่าไร้มิติ!) การค้นหามวลโมลาร์ของก๊าซนั้นไม่ยาก: M(X)=15xM(H2)=15x2=30 กรัม/โมล มักระบุความหนาแน่นสัมพัทธ์ของก๊าซที่สัมพันธ์กับอากาศด้วย ที่นี่คุณต้องรู้ว่าน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์เฉลี่ยของอากาศคือ 29 และคุณต้องคูณไม่ใช่ 2 แต่ด้วย 29

ความหนาแน่นของอากาศคือปริมาณทางกายภาพที่กำหนดมวลเฉพาะของอากาศภายใต้สภาวะธรรมชาติหรือมวลของก๊าซในชั้นบรรยากาศของโลกต่อหน่วยปริมาตร ค่าความหนาแน่นของอากาศเป็นฟังก์ชันของความสูงของการวัด ความชื้น และอุณหภูมิ

ค่าที่เท่ากับ 1.29 กก./ลบ.ม. ถือเป็นมาตรฐานความหนาแน่นของอากาศ ซึ่งคำนวณจากอัตราส่วนของมวลโมลาร์ (29 ก./โมล) ต่อปริมาตรโมลาร์ ซึ่งเท่ากันสำหรับก๊าซทั้งหมด (22.413996 dm3) ซึ่งสอดคล้องกัน จนถึงความหนาแน่นของอากาศแห้งที่ 0° C (273.15 °K) และความดัน 760 mmHg (101325 Pa) ที่ระดับน้ำทะเล (นั่นคือ ภายใต้สภาวะปกติ)

การหาความหนาแน่นของอากาศ ^

เมื่อไม่นานมานี้ ข้อมูลเกี่ยวกับความหนาแน่นของอากาศได้มาโดยอ้อมจากการสังเกตออโรรา การแพร่กระจายของคลื่นวิทยุ และอุกกาบาต นับตั้งแต่การถือกำเนิดของดาวเทียมโลกเทียม ความหนาแน่นของอากาศได้รับการคำนวณด้วยข้อมูลที่ได้จากการชะลอตัว

อีกวิธีหนึ่งคือการสังเกตการแพร่กระจายของเมฆเทียมของไอโซเดียมที่เกิดจากจรวดอุตุนิยมวิทยา ในยุโรป ความหนาแน่นของอากาศที่พื้นผิวโลกคือ 1.258 กก./ลบ.ม. ที่ระดับความสูง 5 กม. - 0.735 ที่ระดับความสูง 20 กม. - 0.087 ที่ระดับความสูง 40 กม. - 0.004 กก./ลบ.ม.

ความหนาแน่นของอากาศมีสองประเภท: มวลและน้ำหนัก (ความถ่วงจำเพาะ)

สูตรความหนาแน่นของอากาศ ^

ความหนาแน่นของน้ำหนักกำหนดน้ำหนักของอากาศ 1 m3 และคำนวณโดยสูตร γ = G/V โดยที่ γ คือความหนาแน่นของน้ำหนัก kgf/m3 G คือน้ำหนักของอากาศ วัดเป็น kgf; V คือปริมาตรของอากาศ วัดเป็น m3 ตั้งใจไว้ว่า อากาศ 1 ลบ.ม. ภายใต้สภาวะมาตรฐาน(ความดันบรรยากาศ 760 mmHg, t=15°C) น้ำหนัก 1.225 กก.fตามนี้ความหนาแน่นของน้ำหนัก (ความถ่วงจำเพาะ) ของอากาศ 1 m3 เท่ากับ γ = 1.225 kgf/m3

ความหนาแน่นสัมพัทธ์ในอากาศคืออะไร? ^

ควรคำนึงว่า น้ำหนักของอากาศเป็นตัวแปรและแปรผันตามสภาวะต่างๆ เช่น ละติจูดทางภูมิศาสตร์และแรงเฉื่อยที่เกิดขึ้นเมื่อโลกหมุนรอบแกนของมัน ที่ขั้วโลก น้ำหนักของอากาศมากกว่าที่เส้นศูนย์สูตร 5%

ความหนาแน่นมวลของอากาศคือมวลของอากาศ 1 m3 แทนด้วยตัวอักษรกรีก ρ ดังที่คุณทราบน้ำหนักตัวเป็นค่าคงที่ หน่วยมวลถือเป็นมวลของตุ้มน้ำหนักที่ทำจากแพลตตินัมอิริไดด์ ซึ่งตั้งอยู่ในหอการค้าน้ำหนักและหน่วยวัดระหว่างประเทศในกรุงปารีส

ความหนาแน่นของมวลอากาศ ρ คำนวณโดยใช้สูตรต่อไปนี้: ρ = m / v โดยที่ m คือมวลอากาศ หน่วยเป็น kg×s2/m ρคือความหนาแน่นของมวลซึ่งวัดเป็น kgf × s2 / m4

ความหนาแน่นของมวลและน้ำหนักของอากาศขึ้นอยู่กับ: ρ = γ / g โดยที่ g คือค่าสัมประสิทธิ์การเร่งการตกอย่างอิสระเท่ากับ 9.8 ม./วินาที² ตามมาด้วยความหนาแน่นมวลของอากาศภายใต้สภาวะมาตรฐานคือ 0.1250 kg×s2/m4

ความหนาแน่นของอากาศเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิอย่างไร? ^

เมื่อความดันบรรยากาศและอุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ความหนาแน่นของอากาศเปลี่ยนแปลง ตามกฎของบอยล์-มาริออตต์ ยิ่งความดันมากเท่าไร ความหนาแน่นของอากาศก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม เมื่อความดันลดลงตามความสูง ความหนาแน่นของอากาศก็ลดลงด้วย ซึ่งแนะนำการปรับเปลี่ยนเอง อันเป็นผลมาจากกฎของการเปลี่ยนแปลงแรงดันแนวตั้งมีความซับซ้อนมากขึ้น

สมการที่แสดงกฎการเปลี่ยนแปลงของความดันด้วยความสูงในบรรยากาศที่อยู่นิ่งเรียกว่า สมการพื้นฐานของสถิตยศาสตร์.

มันบอกว่าเมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น ความกดอากาศจะลดลง และเมื่อขึ้นไปที่ความสูงเท่ากัน ความดันที่ลดลงจะยิ่งมากขึ้น แรงโน้มถ่วงและความหนาแน่นของอากาศก็จะยิ่งมากขึ้น

บทบาทสำคัญในสมการนี้คือการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของอากาศ เป็นผลให้เราสามารถพูดได้ว่ายิ่งคุณปีนขึ้นไป ความกดดันที่น้อยลงจะลดลงเมื่อคุณขึ้นไปที่ความสูงเท่าเดิม ความหนาแน่นของอากาศขึ้นอยู่กับอุณหภูมิดังนี้ ในอากาศอุ่น ความดันจะลดลงน้อยกว่าอากาศเย็น ดังนั้น ที่ความสูงเท่ากันในมวลอากาศอุ่น ความดันจะสูงกว่าอากาศเย็น

ด้วยค่าอุณหภูมิและความดันที่เปลี่ยนแปลงไปความหนาแน่นมวลของอากาศคำนวณโดยสูตร: ρ = 0.0473xV / T โดยที่ B คือความดันบรรยากาศซึ่งวัดเป็นมิลลิเมตรของปรอท T คืออุณหภูมิอากาศวัดเป็นเคลวิน .

วิธีการเลือกตามลักษณะพารามิเตอร์?

เครื่องเป่าลมอัดอุตสาหกรรมคืออะไร? อ่านเกี่ยวกับข้อมูลที่น่าสนใจและเกี่ยวข้องที่สุด

ราคาปัจจุบันสำหรับการบำบัดด้วยโอโซนคืออะไร? คุณจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับเรื่องนี้ในบทความนี้:
. บทวิจารณ์ ข้อบ่งชี้ และข้อห้ามสำหรับการบำบัดด้วยโอโซน

ความหนาแน่นของไอวัดในอากาศได้อย่างไร? ^

ความหนาแน่นยังถูกกำหนดโดยความชื้นในอากาศ การปรากฏตัวของรูพรุนของน้ำทำให้ความหนาแน่นของอากาศลดลง ซึ่งอธิบายได้จากมวลโมลาร์ต่ำของน้ำ (18 กรัม/โมล) เทียบกับพื้นหลังของมวลโมลาร์ของอากาศแห้ง (29 กรัม/โมล) อากาศชื้นถือได้ว่าเป็นส่วนผสมของก๊าซในอุดมคติ ซึ่งแต่ละส่วนผสมของความหนาแน่นจะช่วยให้ได้ค่าความหนาแน่นที่ต้องการสำหรับส่วนผสมของพวกมัน

การตีความแบบนี้ทำให้สามารถกำหนดค่าความหนาแน่นโดยมีระดับความผิดพลาดน้อยกว่า 0.2% ในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ -10 °C ถึง 50 °C ความหนาแน่นของอากาศช่วยให้คุณได้รับค่าของความชื้นซึ่งคำนวณโดยการหารความหนาแน่นของไอน้ำ (เป็นกรัม) ซึ่งมีอยู่ในอากาศด้วยความหนาแน่นของอากาศแห้งเป็นกิโลกรัม

สมการพื้นฐานของสถิตยศาสตร์ไม่อนุญาตให้แก้ปัญหาเชิงปฏิบัติที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในสภาพจริงของบรรยากาศที่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นจึงได้รับการแก้ไขภายใต้สมมติฐานแบบง่ายต่างๆ ที่สอดคล้องกับเงื่อนไขจริงที่เกิดขึ้นจริง โดยการเสนอสมมติฐานเฉพาะจำนวนหนึ่ง

สมการพื้นฐานของสถิตย์ทำให้สามารถรับค่าของการไล่ระดับแรงดันแนวตั้งได้ ซึ่งแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงของแรงดันในระหว่างการขึ้นหรือลงต่อความสูงหน่วย นั่นคือ การเปลี่ยนแปลงของแรงดันต่อหน่วยระยะทางแนวตั้ง

แทนที่จะใช้การไล่ระดับแนวตั้ง มักจะใช้ส่วนกลับกัน - ขั้นตอน baric ในหน่วยเมตรต่อมิลลิบาร์ (บางครั้งยังคงมีคำว่า "การไล่ระดับความดัน" ที่ล้าสมัย - การไล่ระดับบรรยากาศ

ความหนาแน่นของอากาศต่ำกำหนดความต้านทานเล็กน้อยต่อการเคลื่อนไหว ในระหว่างการวิวัฒนาการ สัตว์บกหลายชนิดใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติทางนิเวศวิทยาของสภาพแวดล้อมทางอากาศนี้ เนื่องจากพวกมันได้รับความสามารถในการบิน 75% ของสัตว์บกทุกชนิดสามารถบินได้ ส่วนใหญ่เป็นแมลงและนก แต่มีสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและสัตว์เลื้อยคลาน

วิดีโอในหัวข้อ "การกำหนดความหนาแน่นของอากาศ"

คุณสมบัติทางกายภาพที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งของสารก๊าซคือค่าความหนาแน่น

คำนิยาม

ความหนาแน่นเป็นปริมาณทางกายภาพสเกลาร์ ซึ่งกำหนดเป็นอัตราส่วนของมวลของร่างกายต่อปริมาตรที่มันครอบครอง

ค่านี้มักจะแสดงด้วยตัวอักษรกรีก r หรือละติน D และ d. หน่วยความหนาแน่นในระบบ SI ถือเป็น kg / m 3 และใน CGS - g / cm 3 ความหนาแน่นของก๊าซเป็นค่าอ้างอิง ซึ่งมักจะวัดที่ n ย.

บ่อยครั้งในความสัมพันธ์กับก๊าซ ใช้แนวคิดของ "ความหนาแน่นสัมพัทธ์" ค่านี้คืออัตราส่วนของมวลของก๊าซที่กำหนดต่อมวลของก๊าซอื่นที่ถ่ายในปริมาตรเดียวกัน ที่อุณหภูมิเดียวกันและความดันเดียวกัน เรียกว่าความหนาแน่นสัมพัทธ์ของก๊าซตัวแรกในช่วงที่สอง

ตัวอย่างเช่น ภายใต้สภาวะปกติมวลของคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาตร 1 ลิตรคือ 1.98 กรัม และมวลของไฮโดรเจนในปริมาตรเดียวกันและภายใต้สภาวะเดียวกันคือ 0.09 กรัม ซึ่งความหนาแน่นของคาร์บอนไดออกไซด์ในไฮโดรเจนจะ เป็น: 1.98 / 0, 09 = 22.

ความหนาแน่นของก๊าซสัมพัทธ์

ให้เราแสดงถึงความหนาแน่นสัมพัทธ์ของก๊าซ m 1 / m 2 ด้วยตัวอักษร D. แล้ว

ดังนั้นมวลโมลาร์ของก๊าซจึงเท่ากับความหนาแน่นที่สัมพันธ์กับความหนาแน่นของก๊าซอีกตัวหนึ่ง คูณด้วยมวลโมลาร์ของก๊าซตัวที่สอง

บ่อยครั้งที่ความหนาแน่นของก๊าซต่างๆ ถูกกำหนดโดยสัมพันธ์กับไฮโดรเจน เนื่องจากเป็นก๊าซที่เบาที่สุดในบรรดาก๊าซทั้งหมด เนื่องจากมวลโมลาร์ของไฮโดรเจนเท่ากับ 2.0158 ก./โมล ในกรณีนี้ สมการในการคำนวณมวลโมลาร์จึงอยู่ในรูป:

หรือถ้ามวลโมลาร์ของไฮโดรเจนถูกปัดเศษขึ้นเป็น 2:

ตัวอย่างเช่น การคำนวณตามสมการนี้มวลโมลาร์ของคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งความหนาแน่นของไฮโดรเจนตามที่ระบุไว้ข้างต้นคือ 22 เราพบว่า:

M(CO 2) \u003d 2 × 22 \u003d 44 g / mol

ความหนาแน่นของก๊าซในห้องปฏิบัติการสามารถกำหนดได้อย่างอิสระดังนี้: คุณต้องใช้ขวดแก้วที่มีก๊อกและชั่งน้ำหนักด้วยเครื่องชั่งเชิงวิเคราะห์ น้ำหนักเริ่มต้นคือน้ำหนักของขวดที่อากาศถูกสูบออกทั้งหมด น้ำหนักสุดท้ายคือน้ำหนักของขวดที่เติมถึงความดันเฉพาะด้วยก๊าซที่อยู่ระหว่างการศึกษา ความแตกต่างระหว่างมวลที่ได้ควรหารด้วยปริมาตรของขวด ค่าที่คำนวณได้คือความหนาแน่นของก๊าซภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด

p 1 /p N ×V 1 /m×m/V N = T 1 /T N ;

เพราะ m/V 1 = r 1 และ m/V N = r N เราจะได้สิ่งนั้น

r N = r 1 ×p N /p 1 ×T 1 /T N .

ตารางด้านล่างแสดงความหนาแน่นของก๊าซบางชนิด

ตารางที่ 1. ความหนาแน่นของก๊าซภายใต้สภาวะปกติ

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่าง 1

ออกกำลังกาย

ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของก๊าซสำหรับไฮโดรเจนคือ 27 เศษส่วนมวลของธาตุไฮโดรเจนในนั้นคือ 18.5% และธาตุโบรอนคือ 81.5% กำหนดสูตรสำหรับก๊าซ

วิธีการแก้

เศษส่วนมวลขององค์ประกอบ X ในโมเลกุลขององค์ประกอบ HX คำนวณโดยสูตรต่อไปนี้:

ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%

ให้เราระบุจำนวนอะตอมของไฮโดรเจนในโมเลกุลเป็น "x" จำนวนอะตอมของโบรอนเป็น "y"

ให้เราหามวลอะตอมสัมพัทธ์ที่สอดคล้องกันของธาตุไฮโดรเจนและโบรอน (ค่าของมวลอะตอมสัมพัทธ์ที่นำมาจากตารางธาตุของ D.I. Mendeleev จะถูกปัดเศษขึ้นเป็นจำนวนเต็ม)

อา(B) = 11; อา(H) = 1

เราหารเปอร์เซ็นต์ขององค์ประกอบด้วยมวลอะตอมสัมพัทธ์ที่สอดคล้องกัน ดังนั้น เราจะพบความสัมพันธ์ระหว่างจำนวนอะตอมในโมเลกุลของสารประกอบ:

x:y = ω(H)/Ar(H) : ω(B)/Ar(B);

x:y = 18.5/1: 81.5/11;

x:y = 18.5: 7.41 = 2.5: 1 = 5: 2

ดังนั้นสูตรที่ง่ายที่สุดในการรวมไฮโดรเจนและโบรอนคือ H 5 B 2

ค่ามวลโมลาร์ของก๊าซสามารถกำหนดได้โดยใช้ความหนาแน่นของไฮโดรเจน:

M แก๊ส = M(H 2) × D H2 (แก๊ส) ;

M แก๊ส \u003d 2 × 27 \u003d 54 g / mol

ในการหาสูตรที่แท้จริงสำหรับการรวมกันของไฮโดรเจนและโบรอน เราจะหาอัตราส่วนของมวลโมลาร์ที่ได้รับ:

M แก๊ส / M (H 5 B 2) \u003d 54 / 27 \u003d 2

M(H 5 B 2) \u003d 5 × Ar (H) + 2 × Ar (B) \u003d 5 × 1 + 2 × 11 \u003d 5 + 22 \u003d 27 g / mol

ซึ่งหมายความว่าดัชนีทั้งหมดในสูตร H 5 B 2 ควรคูณด้วย 2 ดังนั้นสูตรของสารจะมีลักษณะเหมือน H 10 B 4

ตอบ

สูตรแก๊ส - H 10 B 4

ตัวอย่าง 2

ออกกำลังกาย

คำนวณความหนาแน่นอากาศสัมพัทธ์ของคาร์บอนไดออกไซด์ CO 2

วิธีการแก้

ในการคำนวณความหนาแน่นสัมพัทธ์ของก๊าซหนึ่งจากอีกก๊าซหนึ่ง จำเป็นต้องแบ่งน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของก๊าซตัวแรกด้วยน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของก๊าซตัวที่สอง

น้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของอากาศจะเท่ากับ 29 (โดยคำนึงถึงเนื้อหาของไนโตรเจน ออกซิเจน และก๊าซอื่นๆ ในอากาศ) ควรสังเกตว่าแนวคิดของ "น้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของอากาศ" ถูกใช้อย่างมีเงื่อนไข เนื่องจากอากาศเป็นส่วนผสมของก๊าซ

D อากาศ (CO 2) \u003d M r (CO 2) / M r (อากาศ);

ดีแอร์ (CO 2) \u003d 44 / 29 \u003d 1.52

M r (CO 2) \u003d A r (C) + 2 × A r (O) \u003d 12 + 2 × 16 \u003d 12 + 32 \u003d 44

ตอบ

ความหนาแน่นของอากาศสัมพัทธ์ของคาร์บอนไดออกไซด์คือ 1.52

ก๊าซคือการเปรียบเทียบมวลโมเลกุลหรือโมลาร์สัมพัทธ์ของก๊าซหนึ่งกับอีกก๊าซหนึ่ง ตามกฎแล้วจะพิจารณาจากก๊าซไฮโดรเจนที่เบาที่สุด ก๊าซมักถูกนำมาเปรียบเทียบกับอากาศ

เพื่อแสดงว่าก๊าซชนิดใดถูกเลือกเพื่อเปรียบเทียบ ดัชนีจะถูกเพิ่มก่อนสัญลักษณ์ของความหนาแน่นสัมพัทธ์ของการทดสอบ และชื่อนั้นจะถูกเขียนในวงเล็บ ตัวอย่างเช่น DH2(SO2) ซึ่งหมายความว่าความหนาแน่นคำนวณจากไฮโดรเจน อ่านว่า "ความหนาแน่นของซัลเฟอร์ออกไซด์โดยไฮโดรเจน"

ในการคำนวณความหนาแน่นของก๊าซจากไฮโดรเจน จำเป็นต้องกำหนดมวลโมลาร์ของก๊าซและไฮโดรเจนภายใต้การศึกษาโดยใช้ตารางธาตุ หากเป็นคลอรีนและไฮโดรเจน ตัวบ่งชี้จะมีลักษณะดังนี้: M (Cl2) \u003d 71 g / mol และ M (H2) \u003d 2 g / mol หากความหนาแน่นของไฮโดรเจนหารด้วยความหนาแน่นของคลอรีน (71:2) ผลลัพธ์จะเป็น 35.5 นั่นคือคลอรีนหนักกว่าไฮโดรเจน 35.5 เท่า

ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของก๊าซไม่ได้ขึ้นอยู่กับสภาวะภายนอก สิ่งนี้อธิบายโดยกฎสากลของสถานะของก๊าซซึ่งเดือดลงไปถึงความจริงที่ว่าการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความดันไม่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในปริมาตร เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในตัวชี้วัดเหล่านี้ การวัดจะทำในลักษณะเดียวกันทุกประการ

ในการกำหนดความหนาแน่นของก๊าซโดยสังเกตุ คุณต้องมีขวดที่สามารถวางขวดได้ ต้องชั่งน้ำหนักขวดที่มีแก๊สสองครั้ง: ครั้งแรก - หลังจากสูบลมออกจากขวดทั้งหมด ประการที่สอง - โดยการเติมก๊าซที่ตรวจสอบแล้ว นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องวัดปริมาตรของขวดล่วงหน้า

ก่อนอื่นคุณต้องคำนวณผลต่างของมวลและหารด้วยค่าปริมาตรของขวด ผลที่ได้คือความหนาแน่นของก๊าซภายใต้สภาวะที่กำหนด เมื่อใช้สมการสถานะ คุณสามารถคำนวณตัวบ่งชี้ที่ต้องการได้ภายใต้สภาวะปกติหรือสภาวะในอุดมคติ

คุณสามารถค้นหาความหนาแน่นของก๊าซบางชนิดได้จากตารางสรุปซึ่งมีข้อมูลสำเร็จรูป หากมีการระบุก๊าซในตาราง สามารถนำข้อมูลนี้ไปได้โดยไม่ต้องมีการคำนวณเพิ่มเติมและการใช้สูตร ตัวอย่างเช่น ความหนาแน่นของไอน้ำสามารถดูได้จากตารางคุณสมบัติของน้ำ (หนังสืออ้างอิงโดย Rivkin S.L. และอื่นๆ) แบบอิเล็กทรอนิกส์ หรือการใช้โปรแกรม เช่น WaterSteamPro และอื่นๆ

อย่างไรก็ตาม สำหรับของเหลวที่แตกต่างกัน ความสมดุลของไอจะเกิดขึ้นที่ความหนาแน่นต่างกัน นี่เป็นเพราะความแตกต่างในแรงของปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล ยิ่งสูงเท่าไหร่ ความสมดุลก็จะยิ่งเร็วขึ้น (เช่น ปรอท) ในของเหลวที่ระเหยได้ (เช่น อีเธอร์) ความสมดุลจะเกิดขึ้นที่ความหนาแน่นของไอที่มีนัยสำคัญเท่านั้น

ความหนาแน่นของก๊าซธรรมชาติต่างๆ แตกต่างกันไปตั้งแต่ 0.72 ถึง 2.00 กก./ลบ.ม. ขึ้นไป โดยสัมพันธ์กัน - ตั้งแต่ 0.6 ถึง 1.5 ขึ้นไป ความหนาแน่นสูงสุดอยู่ในก๊าซที่มีปริมาณไฮโดรคาร์บอนหนัก H2S, CO2 และ N2 สูงสุด ต่ำสุดอยู่ในก๊าซมีเทนแห้ง

คุณสมบัติถูกกำหนดโดยองค์ประกอบ อุณหภูมิ ความดัน และความหนาแน่น ตัวบ่งชี้สุดท้ายถูกกำหนดโดยห้องปฏิบัติการ ขึ้นอยู่กับทั้งหมดข้างต้น ความหนาแน่นสามารถกำหนดได้ด้วยวิธีการต่างๆ ที่แม่นยำที่สุดคือการชั่งน้ำหนักด้วยตาชั่งที่แม่นยำในภาชนะแก้วที่มีผนังบาง

มากกว่าตัวบ่งชี้เดียวกันของก๊าซธรรมชาติ ในทางปฏิบัติ อัตราส่วนนี้นำมาเป็น 0.6:1 ไฟฟ้าสถิตลดลงเร็วกว่าแก๊ส ที่ความดันสูงถึง 100 MPa ความหนาแน่นของก๊าซธรรมชาติสามารถเกิน 0.35 g/cm3

เป็นที่ยอมรับแล้วว่าการเพิ่มขึ้นอาจมาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของการสร้างไฮเดรต ก๊าซธรรมชาติความหนาแน่นต่ำก่อตัวขึ้นที่อุณหภูมิสูงกว่าก๊าซที่มีความหนาแน่นสูงกว่า

เครื่องวัดความหนาแน่นเพิ่งเริ่มใช้งานและยังมีคำถามมากมายที่เกี่ยวข้องกับคุณลักษณะของการทำงานและการตรวจสอบ