Question

Масса одного литра воздуха при 101330 Па и 20 С равна 1,2 г. Вычислите среднюю молярную массу воздуха.

Answer 1

Ответ:

M = m*R*T / P*V = 1.2*8.314*293 / 101330*0.001 = 29 г/моль

Answer 2

Средняя молярная масса воздуха может быть вычислена с использованием закона идеальных газов.

Первый шаг - определить количество вещества в одном литре воздуха. Для этого используем уравнение состояния идеального газа:

PV = nRT,

где P - давление воздуха (101330 Па), V - объем (1 литр = 0,001 м^3), n - количество вещества (в молях), R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж / моль * К), T - абсолютная температура (20 °C = 293,15 К).

Решая уравнение для n, получаем:

n = (PV) / (RT) = (101330 Па * 0,001 м^3) / (8,314 Дж / моль * К * 293,15 К) ≈ 0,0407 моль.

Затем определяем массу 0,0407 моль воздуха, используя его молярную массу:

масса = количество вещества * молярная масса.

Молярная масса воздуха представляет собой среднюю сумму масс атомов, составляющих воздух. Воздух состоит преимущественно из азота (N2) и кислорода (O2), с небольшим количеством других газов, таких как аргон (Ar), углекислый газ (CO2) и другие.

Молярная масса азота (N2) = 28 г / моль, Молярная масса кислорода (O2) = 32 г / моль, Молярная масса аргона (Ar) = 40 г / моль, Молярная масса углекислого газа (CO2) = 44 г / моль.

Таким образом, чтобы найти среднюю молярную массу воздуха, мы должны умножить молярную массу каждого компонента воздуха на его долю в смеси и сложить результаты.

Предположим, что воздух состоит только из азота (N2) и кислорода (O2), и их доли в смеси составляют 0,78 (доля азота) и 0,21 (доля кислорода) соответственно. Тогда:

Молярная масса воздуха = (Доля азота * Молярная масса азота) + (Доля кислорода * Молярная масса кислорода) = (0,78 * 28 г/моль) + (0,21 * 32 г/моль) = 21,84 г + 6,72 г = 28,56 г.

Таким образом, средняя молярная масса воздуха составляет около 28,56 г/моль.