おそらく、理科の授業の早い段階で、密度は質量を体積で割ったもの、つまり特定の空間内の物質の「量」であることを学びました。 固体の場合、これは非常に簡単な方法です。 ペニーでいっぱいの瓶をいっぱいにすると、マシュマロでいっぱいにした場合よりもはるかに多くの「おっとり」があります。 マシュマロは非常にふくらんでいて軽いのに対し、ペニーを入れると、瓶に詰め込まれた物質がたくさんあります。
分子量はどうですか？ 分子量と密度思われる非常に似ていますが、重要な違いがあります。 分子量は、1モルあたりの物質の質量です。 それは、物質が占めるスペースの量ではなく、特定の量の物質の「量」、「オムフ」、または「重さ」です。
要約すると、次のようになります。密度質量を体積で割ったものです。 数式は次のようになります。
\ rho = \ frac {m} {V}
質量のSI単位はキログラムであり（グラムで表されることもありますが）、体積の場合は通常mです。3. したがって、SI単位の密度はkg / mで測定されます3.
分子量はモルあたりの質量で、次のように書かれています。
\ text {分子量} = \ frac {m} {n}
繰り返しますが、単位は重要です。質量mはおそらくキログラム単位であり、nはモル数の測定値です。 したがって、分子量の単位はキログラム/モルになります。
理想気体の法則
では、これらの測定値の間をどのように行き来しますか？ ガスの分子量を密度に（またはその逆に）変換するには、理想気体の法則. 理想気体の法則は、気体の圧力、体積、温度、およびモルの間の関係を定義します。 それは書いてあります：
PV = nRT
ここで、Pは圧力、Vは体積、nはモル数、Rはガスに依存する定数（通常はユーザーに与えられます）、Tは温度です。
理想気体の法則を使用して、分子量を密度に変換します
しかし、理想気体の法則は分子量について言及していません！ ただし、モル数であるnを少し異なる用語で書き直すと、成功に向けて準備することができます。
ほくろ質量を分子量で割ったものと同じです。
n = \ frac {m} {\ text {分子量}}
その知識があれば、理想気体の法則を次のように書き直すことができます。
PV = \ frac {m} {M} RT
ここで、Mは分子量を表します。
それができたら、密度の解法は簡単になります。 密度は体積に対する質量に等しいので、等号の片側で体積に対する質量を取得し、反対側で他のすべてを取得する必要があります。
したがって、前の式は次のようになります。
\ frac {PV} {RT} = \ frac {m} {M}
両側をRTで割ったとき。
次に、両側にMを掛け、体積で割ると、次のようになります。
\ frac {PM} {RT} = \ frac {m} {V}
m÷Vは密度に等しいので、
\ rho = \ frac {PM} {RT}
例を試す
ガスが300ケルビンで圧力が200,000パスカルのときの二酸化炭素（CO2）ガスの密度を求めます。 CO2ガスの分子量は0.044kg / moleで、ガス定数は8.3145 J / moleKelvinです。
理想気体の法則PV = nRTから始めて、上で見たようにそこから密度を導き出すことができます（その利点は、1つの方程式を覚えるだけでよいことです）。 または、導出された方程式から始めて、次のように書くことができます。
\ rho = \ frac {PM} {RT} = \ frac {200000 \ times 0.044} {8.3145 \ times 300} = 3.53 \ text {kg / m} ^ 3
ふぅ！ よくやった。