Як визначити щільність водню

Водень (від латинського «Hydrogenium» - «породжує воду») - перший елемент таблиці Менделєєва. Широко поширений, існує у вигляді трьох ізотопів - протію, дейтерію і тритію. Водень являє собою легкий безбарвний газ (у 14,5 разів легший за повітря). У суміші з повітрям і киснем вельми вибухонебезпечний. Використовується в хімічній, харчовій промисловості, а також в якості ракетного палива. Ведуться дослідження по можливості використання водню в якості палива для автомобільних двигунів. густина водню (Як і будь-якого іншого газу) можна визначити різними способами.

Інструкція

По-перше, виходячи з універсального визначення щільності - кількість речовини в одиниці об`єму. У тому випадку, якщо чистий водень знаходиться в герметичній посудині, щільність газу визначається елементарно, за формулою (М1 - М2) / V, де М1 - загальна маса посудини з газом, М2 - маса порожнього судини, а V - внутрішній об`єм посудини.

Якщо ж потрібно визначити щільність водню, маючи такі вихідні дані, як його температура і тиск, тут на допомогу приходить універсальне рівняння стану ідеального газу, або рівняння Менделєєва - Клапейрона: PV = (mRT) / M.
P - тиск газу
V - його об`єм
R - універсальна газова постійна
Т - температура газу в градусах Кельвіна
M - молярна маса газу
m - фактична маса газу.

Ідеальним газом вважається така математична модель газу, в якій потенційною енергією взаємодії молекул в порівнянні з їх кінетичну енергію можна знехтувати. У моделі ідеального газу між молекулами не діють сили тяжіння або відштовхування, а зіткнення часток з іншими частинками або стінками судини, абсолютно пружні.

Зрозуміло, ні водень, ні інший газ не є ідеальним, але ця модель дозволяє проводити обчислення з досить високою точністю за умов, близьких до атмосферного тиску і кімнатній температурі. Наприклад, дана задача: знайти щільність водню при тиску 6 атмосфер і температурі 20 градусів за Цельсієм.

Спочатку переведіть всі вихідні величини в систему СІ (6 атмосфер = 607950 Па, 20 градусів Ц = 293 градуса К). Потім напишіть рівняння Менделєєва-Клапейрона PV = (mRT) / M. Перетворіть його у вигляді: P = (mRT) / MV. Оскільки m / V є щільність (відношення маси речовини до його об`єму), то отримуєте: щільність водню = PM / RT, причому всі необхідні дані для вирішення у нас є. Ви знаеете величину тиску (607950), температуру (293), універсальну газову постійну (8,31), молярну масу водню (0002).

Підставивши ці дані в формулу, ви отримаєте: щільність водню при заданих умовах тиску і температури дорівнює 0,499 кг / кубічний метр, або приблизно 0,5.

Поділися в соц мережах:

Увага, тільки СЬОГОДНІ!

Схожі