STP氣體體積、質量與莫耳數計算機
將氣體莫耳數換算為標準溫度與壓力下的體積、質量及粒子數。
STP下的氣體性質
輸入氣體莫耳數及莫耳質量。本計算機將STP定義為0 °C和1大氣壓。
關於標準溫度與壓力
標準溫度與壓力提供比較氣體數量的參考條件。本計算機將STP定義為0攝氏度,也就是273.15克耳文,以及1大氣壓的絕對壓力。在理想氣體模型下,一莫耳在此條件下約占22.414公升。輸入莫耳數可計算理想體積,再輸入該物質的莫耳質量,即可計算對應質量。
氣體體積由理想氣體定律求得:壓力乘以體積等於莫耳數乘以氣體常數及絕對溫度。代入1大氣壓和273.15克耳文,即得到此處使用的莫耳體積。質量等於莫耳數乘以莫耳質量。粒子數等於莫耳數乘以亞佛加厥常數,即每莫耳6.02214076乘以10的23次方個基本單元。依物質不同,單元可以是原子、分子、化學式單位、離子或其他指定粒子。
STP並不是完全統一的定義。有些標準採用100千帕,而非1大氣壓,所得莫耳體積約為22.71公升,而非22.414公升。比較結果前,務必確認教科書、實驗室、主管機關或資料來源採用的慣例。本頁明確說明所用定義,讓計算可重現。此處壓力為絕對壓力,不是表壓;氣體定律中的溫度必須採絕對溫標。
真實氣體的粒子占有空間且彼此作用,因此會偏離理想行為。低壓時理想近似通常有用,但準確度取決於物質與條件。在0攝氏度時,部分化合物可能凝結,因此無法在整個計算過程都視為理想氣體。本計算機不使用壓縮因子或相平衡修正。
請使用符合實際化學式與組成的莫耳質量。混合氣體可用平均莫耳質量估算總質量,而粒子數可能需要各物種的組成資訊。中間計算應保留足夠位數,再依量測莫耳數與莫耳質量的精度將結果四捨五入。實驗室或工程決策應採用適用的標準定義及經驗證的物性資料。
STP氣體範例
這些範例結合莫耳體積、莫耳質量與亞佛加厥常數。
| 氣體莫耳數與莫耳質量 | 計算性質 | 說明 |
|---|---|---|
| 2 mol 氧氣,32 g/mol | 44.828 L 和 64 g | 0 °C和1 atm下的理想氧氣。 |
| 0.5 mol 二氧化碳,44.01 g/mol | 11.207 L 和 22.005 g | 使用理想莫耳體積。 |
| 1 mol 氦氣,4.0026 g/mol | 22.414 L 和 4.0026 g | 一莫耳所含原子數等於亞佛加厥常數的數值。 |
如何使用STP計算機
- 確定氣體量,單位為莫耳。
- 查詢並輸入氣體莫耳質量,單位為公克每莫耳。
- 計算STP下的理想體積、質量與粒子數。
- 確認0 °C和1大氣壓的慣例符合你的用途。
常見問題
這個STP計算機採用什麼條件?
採用0攝氏度及1大氣壓的絕對壓力,對應的理想莫耳體積約為22.414公升。
為什麼有些資料採用每莫耳22.7公升?
它們將標準壓力定義為100千帕,而非1大氣壓。兩種慣例都存在,因此必須確認註明的壓力。
粒子數如何計算?
將莫耳數乘以亞佛加厥常數即可。粒子的意義取決於物質是由原子、分子、離子或化學式單位組成。
所有真實氣體都恰好占這個體積嗎?
不是。每莫耳22.414公升是所述條件下的理想氣體結果。真實氣體的交互作用與可能的凝結會造成偏差。
如何求莫耳質量?
依物質化學式加總各原子的原子質量。請使用可靠的元素週期表,並納入化學式中的每個原子。