So finden Sie die Masse eines Gases, indem Sie das Volumen und die Menge einer Substanz kennen: eine einfache Erklärung und Berechnungsbeispiele

Gas-Masse - dies ist eine der wichtigsten Eigenschaften, die seine physikalischen Eigenschaften bestimmen. Wenn Sie das Volumen und die Menge einer Substanz kennen, können Sie die Masse eines Gases mit einer einfachen Formel berechnen. Diese Berechnungen können sowohl in Wissenschaft und Forschung als auch im täglichen Leben nützlich sein.

Die Formel zur Bestimmung der Gasmasse lautet wie folgt: Die Masse (m) ist gleich der Menge an Substanz (n) multipliziert mit der Molmasse (M), wobei die Molmasse die Masse eines einzelnen Moles des Gases darstellt. Das Volumen (V) beeinflusst auch die Berechnungen. Mit diesen Daten und einer Formel können Sie die Gasmasse mit Leichtigkeit berechnen.

Betrachten wir ein Beispiel, um zu verstehen, wie diese Formel in die Praxis umgesetzt werden kann. Angenommen, wir haben 2 Mol Stickstoff (N₂) und das Volumen beträgt 22,4 Liter (das Standardvolumen eines Mol-Gases unter normalen Bedingungen). Um die Stickstoffmasse zu finden, müssen wir eine bekannte Stickstoffmolarmasse verwenden, die etwa 28 g/ mol beträgt.

Wie finde ich die Masse des Gases, indem ich das Volumen und die Menge der Substanz kenne?

Um die Masse eines Gases mit Informationen über sein Volumen und seine Menge an Substanz zu finden, ist es notwendig, die Zustandsgleichung zu verwenden und seine Molmasse zu kennen. Die Zustandsgleichung für ein ideales Gas lautet wie folgt:

PV = nRT

• P - Gasdruck
• V - Gasvolumen
• n - menge der Gassubstanz
• R - universelle Gaskonstante (ein Wert von 0,0821 l · atm / (mol · K) für Gaskonstanten oder 8,314 J / (mol · K) für SI-Konstanten)
• T - gastemperatur (gemessen in absoluter Skala, Kelvin)

Um die Gasmasse zu finden, wird die folgende Formel verwendet:

m = M * n

Um also die Masse des Gases zu finden, multiplizieren Sie die Molmasse mit der Menge der Substanz. Dabei hat das Volumen oder der Druck des Gases keinen direkten Bezug zu seiner Masse.

Zum Beispiel zur Berechnung der Sauerstoffmasse (O₂) bei einem bekannten Volumen und einer bekannten Menge an Substanz ist es notwendig, eine Molmasse von 32 g / Mol zu verwenden:

m(Sauerstoff) = 32 g/mol * n

Wo n - die Menge an Sauerstoff in den Motten. Durch einfaches Multiplizieren der Molmasse mit der Menge an Substanz kann die Masse des Gases in diesem Beispiel gefunden werden.

Arbeitsprinzip

Bei der Arbeit mit idealem Gas wird eine Gaszustandsgleichung verwendet, die als Mendelejew-Klapeyron-Gleichung bekannt ist. Es wird wie folgt geschrieben:

• p - gasdruck (in Pascal)
• V - gasvolumen (in Kubikmetern)
• n - menge der Substanz (in Motten)
• R - universelle Gaskonstante (ca. 8,31 J/(Mol*K))
• T - absolute Temperatur des Gases (in Kelvin)

Aus dieser Gleichung können wir die Masse des Gases ausdrücken, indem wir das Volumen und die Menge der Substanz mit der Molmasse kennen:

• m - gasgewicht (in Kilogramm)
• M - molmasse des Gases (in Kilogramm pro Mol)

Das Funktionsprinzip besteht also darin, die Gaszustandsgleichung und die Molmasse zu verwenden, um die Gasmasse zu berechnen.

Formel für die Berechnung

Sie können die Formel verwenden, um die Masse eines Gases zu berechnen, indem Sie das Volumen und die Menge der Substanz kennen:

m = M * n

• m - gasgewicht in Gramm (g);
• M - molmasse des Gases in g/Mol;
• n - die Menge der Gassubstanz in den Motten.

Die Formel zur Berechnung der Gasmasse basiert auf der proportionalen Abhängigkeit zwischen der Masse, der Molmasse und der Menge der Gassubstanz.

Um diese Formel zu verwenden, müssen Sie die Molmasse des Gases kennen, die eine konstante Größe ist und aus der Tabelle der Molmassen chemischer Elemente und Verbindungen abgeleitet werden kann.

Zum Beispiel, wenn bekannt ist, dass das Gasvolumen 10 Liter beträgt und die Menge der Substanz 0 ist.5 mol und die Molmasse des Gases ist 29 g / mol, es ist möglich, die Gasmasse wie folgt zu berechnen:

m = 29g/mol * 0,5 mol = 14,5g

Somit beträgt die Masse des Gases in diesem Fall 14.5 Gramm.

Beispiel für Berechnungen

Betrachten Sie für ein anschaulicheres Beispiel die Aufgabe: bestimmung der Gasmasse durch Kenntnis des Volumens und der Menge der Substanz.

Lassen Sie es ein Gas mit einem bekannten Volumen von 2 Litern und einer bekannten Menge an Substanz - 0,5 Mol geben. Es ist notwendig, die Masse dieses Gases zu bestimmen.

Um dieses Problem zu lösen, verwenden wir die Zustandsgleichung des idealen Gases: PV = nRT, wobei P der Gasdruck ist, V das Gasvolumen ist, n die Menge an Substanz ist, R die universelle Gaskonstante ist, T die absolute Temperatur ist.

Nehmen wir in diesem Fall an, dass der Gasdruck und die absolute Temperatur unbekannt sind, daher wird R eine Konstante sein. Der Wert von R beträgt ungefähr 0.0821 l * atm / (mol * K).

Mit der Zustandsgleichung können Sie die Masse des Gases nach der Formel ausdrücken: m = M * n, wobei m die Masse des Gases ist, M die Molmasse des Stoffes ist.

Lassen Sie für dieses Gas seine Molmasse bekannt sein und beträgt 32 g / mol. Lassen Sie uns die Berechnungen durchführen:

m = M * n = 32g/mol * 0.5 mol = 16g

Somit beträgt das Gewicht dieses Gases 16 Gramm.

Andere Methoden zur Bestimmung der Gasmasse

Neben dem Standardverfahren zur Bestimmung der Gasmasse, bei dem das Volumen und die Menge einer Substanz gemessen werden, gibt es auch andere Methoden, um die Gasmasse zu bestimmen.

• Doppelte Kalibriermethode: bei dieser Methode wird zunächst die Masse eines Behälters ohne Gas gemessen. Dann wird das Gas in das Gefäß gelegt und die Masse des gesamten Systems (mit dem Gas und dem Gefäß) wird erneut gemessen. Durch die Berechnung der Differenz zwischen der ersten und der zweiten Messung kann die Gasmasse bestimmt werden.
• Adiabatische Expansionsmethode: bei dieser Methode dehnt sich das Gas adiabatisch aus (ohne Wärmeaustausch mit der Umgebung), wobei das Boyle-Mariott-Gesetz erfüllt wird (das Produkt des Gasvolumendrucks ist ständig). Durch Messen des Anfangs- und Enddrucks und des Gasvolumens kann die Masse des Gases bestimmt werden.
• Druckmessverfahren: diese Technik kann bei einem bekannten Gasvolumen und einer bekannten Temperatur verwendet werden. Dazu müssen Sie den Gasdruck messen und dann die Zustandsgleichung des idealen Gases verwenden, um die Masse des Gases zu bestimmen.

Jede dieser Methoden hat ihre eigenen Merkmale und wird unter verschiedenen Bedingungen angewendet. Die Auswahl der Methode hängt von den verfügbaren Werkzeugen, den Testbedingungen und der erforderlichen Messgenauigkeit ab.