Совет 1: Как найти массу воздуха

Воздух - это естественная смесь газов, состоящая, большей частью, из азота и кислорода. Масса воздуха в единице объема может меняться, если меняются пропорции составляющих его компонентов, а также при изменении температуры. Массу воздуха можно найти, зная объем, который он занимает, или количество вещества (количество частиц).
Как найти массу воздуха
Вам понадобится
  • плотность воздуха, молярная масса воздуха, количество воздуха, объем, занимаемый воздухом
Инструкция
1
Пусть нам известен объем V, который занимает воздух. Тогда по известной формуле m = p*V, где - p - плотность воздуха, мы можем найти массу воздуха в этом объеме.
2
Плотность воздуха зависит от его температуры. Плотность сухого воздуха вычисляется через уравнение Клапейрона для идеального газа по формуле: p = P/(R*T), где P - абсолютное давление, T - абсолютная температура в Кельвинах, а R - удельная газовая постоянная для сухого воздуха (R = 287,058 Дж/(кг*К)).
На уровне моря при температуре 0оС плотность воздуха равна 1,2920 кг/(м^3).
3
Если известно количество воздуха, то его массу можно найти по формуле: m = M*V, где V - количество вещества в молях, а M - молярная масса воздуха. Средняя относительная молярная масса воздуха равна 28,98 г/моль. Таким образом, подставив ее в эту формулу, вы получите массу воздуха в граммах.
Источники:
  • Физические свойства воздуха

Совет 2 : Как найти молярную массу воздуха

Молярная масса - это масса одного моля вещества, то есть величина, показывающая, в каком количестве вещества содержится 6,022*10 (в степени 23) частиц (атомов, молекул, ионов). А если речь идет не о чистом веществе, а о смеси веществ? Например, о жизненно необходимом человеку воздухе, ведь он представляют собою смесь великого множества газов. Как вычислить его молярную массу?
Как найти молярную массу воздуха
Вам понадобится
  • - точные лабораторные весы;
  • - круглодонная колба со шлифом и краном;
  • - вакуумный насос;
  • - манометр с двумя кранами и соединительными шлангами;
  • - термометр.
Инструкция
1
Прежде всего подумайте над допустимой погрешностью вычислений. Если вам не нужна высокая точность, ограничьтесь лишь тремя самыми «весомыми» компонентами: азотом, кислородом и аргоном, и возьмите «округленные» величины их концентраций. Если же необходим более точный результат, то используйте в расчетах еще и углекислый газ и можете обойтись без округления.
2
Предположим, что вас устроит первый вариант. Напишите молекулярные массы этих компонентов и их массовые концентрации в воздухе:

- азот (N2). Молекулярная масса 28, массовая концентрация 75,50%;
- кислород (О2). Молекулярная масса 32, массовая концентрация 23,15%;
- аргон (Ar). Молекулярная масса 40, массовая концентрация 1,29%.
3
Для облегчения расчетов, округлите величины концентраций:

- для азота – до 76%;
- для кислорода – до 23%;
- для аргона – до 1,3%.
4
Произведите несложное вычисление:

28* 0,76 + 32* 0,23 + 40*0, 013 = 29,16 граммов/моль.
5
Полученная величина очень близка к той, которая указана в справочниках: 28,98 граммов/моль. Расхождение объясняется округлением.
6
Можете определить молярную массу воздуха и с помощью несложного лабораторного опыта. Для этого измерьте массу колбы с находящимся в ней воздухом.
7
Запишите полученный результат. Потом, подсоединив шланг колбы к манометру, откройте кран и, включив насос, начните откачивать воздух из колбы.
8
Подождите некоторое время (чтобы воздух в колбе нагрелся до комнатной температуры), запишите показания манометра и термометра. Затем, закрыв кран на колбе, отсоедините ее шланг от манометра, и взвесьте колбу с новым (уменьшенным) количеством воздуха. Запишите результат.
9
Далее вам на помощь придет универсальное уравнение Менделеева-Клапейрона:

PVm = MRT.

Запишите его в несколько измененном виде:

∆PVm = ∆MRT, причем вам известны и изменение давления воздуха ∆P и изменение массы воздуха ∆M. Молярная масса воздуха m вычисляется элементарно: m = ∆MRT/∆PV.
Полезный совет
Уравнение Менделеева-Клапейрона описывает состояние идеального газа, которым воздух, конечно же, не является. Но при величинах давления и температуры, близких к нормальным, погрешности настолько незначительны, что ими можно пренебречь.
Совет полезен?
Поиск
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500