Теория метода. Молекулярной (молярной) массой называется масса одного моля вещества

Молекулярной (молярной) массой называется масса одного моля вещества. В единицах системы СИ эта величина измеряется в кг/моль. Молем какого - либо вещества называется количества этого вещества, содержащее столько же структурных элементов (молекул, атомов), сколько атомов содержится в 0,012 кг изотопа углерода ¹²С, оно равно . Молекулярную массу газа можно определить из уравнения газового состояния. При не очень высоких давлениях, но достаточно высоких температурах газ можно считать идеальным. Состояние такого газа описывается уравнением Менделеева – Клапейрона:

(9.1)

Давление Р, объем V и температура Т газа измеряются датчиками установки. Но вычислить абсолютную величину массы газа невозможно. Поэтому сперва взвешивают колбу с газом, потом после откачки газа из нее. Состояние газа в колбе колбы до и после откачки характеризуется двумя комбинациями параметров V,P₁, T,m₁ до откачки и V,P₂ ,T,m₂ после откачки. Напишем уравнения этих состояний и .

Отсюда

(9.2)

Полученная формула (9.2) дает возможность определить m, если известно изменение массы газа и давление при известных V, Т.

В данной работе исследуемым газом является воздух, который представляет собой смесь азота, кислорода, аргона и других газов.

Формула (9.2) пригодна и для определения m смеси газов. Найденное в этом случае значение m представляет собой некоторую среднюю или эффективную малярную массу смеси газов. Малярная масса смеси газов может быть рассчитана и теоретически, если известно процентное содержание и молярная масса каждого из газов, входящих в состав смеси, по формуле

(9.3)

где - относительное содержание каждого газа; m₁, m₂, … m_n – молярная массы газов.

Если известна молярная масса газа, то можно легко определить еще одну важную характеристику газа – его плотность r. Плотность газа – это масса единицы объема газа: . (9.4)

Определив из уравнения Менделеева – Клапейрона, получим

(9.5)

Плотность смеси газов можно вычислить по формуле (9.5), подразумевая под m эффективную молярную массу смеси.