Чтобы определить молекулярную массу газа, зная его плотность по воздуху, необходимо использовать известные данные о плотности воздуха и формулу для расчета молекулярной массы.
Плотность воздуха при нормальных условиях (0 °C и 1 атм) составляет примерно 1,29 г/л. Если плотность газа по воздуху равна 0,5, это означает, что плотность газа равна 0,5 × 1,29 г/л = 0,645 г/л.
Молекулярная масса газа (M) и его плотность (ρ) связаны с уравнением состояния идеального газа:
[
ρ = \frac{PM}{RT}
]
где:
- ( P ) — давление (в паскалях),
- ( M ) — молекулярная масса (в г/моль),
- ( R ) — универсальная газовая постоянная (8.31 Дж/(моль·К)),
- ( T ) — температура (в К).
При нормальных условиях ( P ) = 101325 Па, ( R ) = 8.31 Дж/(моль·К), ( T ) ≈ 273 К.
Подставив значения в уравнение, можно выразить молекулярную массу:
[
M = \frac{ρRT}{P}
]
Теперь подставим известные значения плотности, давления, универсальной газовой постоянной и температуры:
[
M = \frac{0.645 , \text{г/л} \times 8.31 , \text{Дж/(моль·К)} \times 273 , \text{К}}{101325 , \text{Па}}
]
Разделив 0,645 г/л на 1000 (чтобы привести к кг):
[
M = \frac{0.645 \times 8.31 \times 273}{101325} \approx 0.0189 , \text{кг/моль} = 18.9 , \text{г/моль}
]
Таким образом, молекулярная масса газа составляет примерно 18.9 г/моль.
