Калькулятор плотности идеального газа

Плотность газа описывает массу в единице объёма. Для идеального газа она непосредственно следует из уравнения состояния. Исходя из давления × объём = количество вещества × газовая постоянная × температура и заменяя количество вещества массой, делённой на молярную массу, получаем: плотность = давление × молярная масса ÷ газовая постоянная ÷ температура. Калькулятор применяет это преобразование с универсальной газовой постоянной 8.314462618 джоуля на моль-кельвин. Единицы должны быть согласованы. Вводите абсолютное давление в паскалях, абсолютную температуру в кельвинах, молярную массу в граммах на моль. Перед расчётом калькулятор переводит молярную массу в килограммы на моль, поэтому плотность отображается в килограммах на кубический метр. Избыточное давление не подходит без предварительного перевода в абсолютное. Например, нулевое показание манометра в открытом помещении всё равно соответствует примерно одной атмосфере абсолютного давления. Температура также должна быть в абсолютной шкале. Для перевода градусов Цельсия в кельвины прибавьте 273.15. Так, 20 градусов Цельсия равны 293.15 кельвина. Обратная зависимость от температуры объясняет снижение плотности газа при нагреве под постоянным давлением. Прямая зависимость от давления объясняет рост плотности при сжатии, если температура и состав неизменны. Молярная масса определяет массу каждого моля, поэтому при одинаковых условиях тяжёлые газы плотнее лёгких. Воздух — смесь, а не чистый газ, но сухой воздух часто можно описать средней молярной массой около 28.97 g/mol. У азота она примерно 28.01 g/mol, у кислорода 32.00 g/mol, у углекислого газа 44.01 g/mol, у гелия 4.00 g/mol, у водорода 2.016 g/mol. Влажность меняет эффективную молярную массу воздуха, поскольку водяной пар легче основных компонентов сухого воздуха. Модель идеального газа наиболее надёжна при умеренных давлениях и температурах, далёких от конденсации. Реальные молекулы занимают место и притягиваются друг к другу, поэтому при высоком давлении или вблизи границы фаз газ может отклоняться от идеального поведения. Для инженерных задач в этих областях используйте коэффициент сжимаемости или уравнение состояния реального газа. Для учебных задач, оценок вентиляции, процессов низкого давления и общих сравнений формула плотности идеального газа понятна и обычно достаточно точна. Перед интерпретацией результата убедитесь, что давление, температура и состав относятся к одному физическому состоянию.