Для определения молярной массы газа, зная его плотность, температуру и давление, можно воспользоваться уравнением состояния идеального газа:
[ PV = nRT ]
где:
- ( P ) — давление (в паскалях),
- ( V ) — объем (в кубических метрах),
- ( n ) — количество вещества (в молях),
- ( R ) — универсальная газовая постоянная ((8.314 \, \text{Дж/(моль} \cdot \text{K)})),
- ( T ) — температура (в кельвинах).
Также можно использовать формулу для плотности газа:
[ \rho = \frac{m}{V} ]
где:
- ( \rho ) — плотность (в кг/м³),
- ( m ) — масса (в килограммах),
- ( V ) — объем (в кубических метрах).
Количество вещества, ( n ), можно выразить через массу и молярную массу ( M ):
[ n = \frac{m}{M} ]
Подставим это в уравнение состояния идеального газа:
[ PV = \frac{m}{M} RT ]
Выразим массу через плотность и объем:
[ m = \rho V ]
Получаем:
[ PV = \frac{\rho V}{M} RT ]
Сократим на ( V ):
[ P = \frac{\rho}{M} RT ]
Теперь выразим молярную массу ( M ):
[ M = \frac{\rho RT}{P} ]
Подставим известные значения:
- ( \rho = 0.2 \, \text{кг/м}^3 )
- ( R = 8.314 \, \text{Дж/(моль} \cdot \text{K)} )
- ( T = 250 \, \text{K} )
- ( P = 19 \, \text{kPa} = 19000 \, \text{Па} )
[ M = \frac{0.2 \times 8.314 \times 250}{19000} ]
Посчитаем:
[ M = \frac{415.7}{19000} ]
[ M \approx 0.02188 \, \text{кг/моль} ]
Таким образом, молярная масса газа примерно равна ( 0.02188 \, \text{кг/моль} ) или ( 21.88 \, \text{г/моль} ).