理想氣體密度計算機

氣體密度描述單位體積內的質量。對理想氣體而言，密度可直接由理想氣體定律推導。從壓力 × 體積 = 物質的量 × 氣體常數 × 溫度出發，將物質的量替換為質量除以莫耳質量，即得密度 = 壓力 × 莫耳質量 ÷ 氣體常數 ÷ 溫度。本計算機採用此變形公式，通用氣體常數使用 8.314462618 焦耳每莫耳克耳文。 單位必須一致。絕對壓力以帕斯卡輸入，絕對溫度以克耳文輸入，莫耳質量以公克每莫耳輸入。計算機會先把莫耳質量換算為公斤每莫耳再代入公式，因此顯示的密度單位為公斤每立方公尺。表壓不能直接使用，必須先換算為絕對壓力。例如，開放房間內表壓讀值為零，仍對應約一大氣壓的絕對壓力。 溫度也必須使用絕對溫標。攝氏溫度加上 273.15 即可換算為克耳文。因此，20 攝氏度等於 293.15 克耳文。密度與溫度成反比，說明氣體在定壓加熱時密度為何降低；密度與壓力成正比，則說明溫度及成分不變時，壓縮為何使密度增加。莫耳質量決定每莫耳的質量，所以相同條件下，較重氣體的密度高於較輕氣體。 空氣是混合物而非純氣體，但乾燥空氣常可用約 28.97 g/mol 的平均莫耳質量表示。氮氣約為 28.01 g/mol，氧氣約為 32.00 g/mol，二氧化碳約為 44.01 g/mol，氦氣約為 4.00 g/mol，氫氣約為 2.016 g/mol。由於水蒸氣比乾燥空氣的主要成分輕，濕度會改變空氣的有效莫耳質量。 理想氣體模型在壓力適中、溫度遠離凝結條件時最可靠。真實分子會占據空間並彼此吸引，因此高壓或接近相界時，氣體可能偏離理想行為。在這些區域進行工程計算，應使用壓縮因子或真實氣體狀態方程式。對課堂題目、通風估算、低壓製程計算及一般比較而言，理想氣體密度公式清楚且通常足夠準確。解讀結果前，請確認壓力、溫度與成分都對應相同的物理狀態。