Muhtemelen fen derslerinde, yoğunluğun kütle bölü hacme veya belirli bir uzaydaki bir maddenin "miktarı" olduğunu öğrenmişsinizdir. Katılar için bu oldukça basit bir ölçüdür. Bir kavanozu kuruşla doldurursanız, marşmelovla doldurmanızdan çok daha fazla "güçlü" olur. Kavanozla doldurduğunuzda kavanoza çok daha fazla madde doldurulur, oysa şekerlemeler çok kabarık ve hafiftir.
Molekül ağırlığı nasıl? Molekül ağırlığı ve yoğunluğugörünmekson derece benzer, ancak önemli bir fark var. Molekül ağırlığı, bir maddenin mol başına kütlesidir. Bu, maddenin ne kadar yer kapladığı değil, belirli bir miktardaki maddenin "miktarı", "güç" veya "ağırlığı" ile ilgilidir.
Özetlemek gerekirse:Yoğunlukkütle bölü hacme eşittir. Matematiksel formül şöyle görünür:
\rho = \frac{m}{V}
Kütle için SI birimi kilogramdır (ancak bazen gram olarak ifade edildiğini görebilirsiniz) ve hacim için tipik olarak m'dir.3. Yani SI birimlerindeki yoğunluk kg/m cinsinden ölçülür3.
Molekül ağırlığı, mol başına kütledir ve şu şekilde yazılır:
\text{moleküler ağırlık}=\frac{m}{n}
Yine, birimler önemlidir: Kütle, m, muhtemelen kilogram cinsinden olacaktır ve n, mol sayısının bir ölçüsüdür. Yani moleküler ağırlık birimleri kilogram/mol olacaktır.
İdeal Gaz Yasası
Peki, bu önlemler arasında nasıl ileri geri dönüş yaparsınız? Bir gazın moleküler ağırlığını yoğunluğa dönüştürmek için (veya tam tersi),İdeal Gaz Yasası. İdeal Gaz Yasası, bir gazın basıncı, hacmi, sıcaklığı ve molleri arasındaki ilişkiyi tanımlar. Yazılmış:
PV=nRT
burada P basınç, V hacim, n mol sayısı, R gaza bağlı (ve genellikle size verilir) bir sabit ve T sıcaklıktır.
Molekül Ağırlığını Yoğunluğa Çevirmek İçin İdeal Gaz Yasasını Kullanın
Ama İdeal Gaz Yasası moleküler ağırlıktan bahsetmiyor! Ancak, n, yani mol sayısını biraz farklı terimlerle yeniden yazarsanız, kendinizi başarıya hazırlayabilirsiniz.
benlerkütlenin moleküler ağırlığa bölünmesiyle aynıdır.
n=\frac{m}{\text{moleküler ağırlık}}
Bu bilgiyle İdeal Gaz Yasasını şu şekilde yeniden yazabilirsiniz:
PV=\frac{m}{M}RT
burada M moleküler ağırlık anlamına gelir.
Buna sahip olduğunuzda, yoğunluğu çözmek basitleşir. Yoğunluk kütle bölü hacme eşittir, bu nedenle eşittir işaretinin bir tarafında kütle bölü hacim ve diğer her şey diğer tarafında olsun istersiniz.
Böylece, önceki denklem şu hale gelir:
\frac{PV}{RT}=\frac{m}{M}
her iki tarafı RT ile böldüğünüzde
Sonra her iki tarafı M ile çarpar ve hacme bölersek:
\frac{PM}{RT}=\frac{m}{V}
m÷V yoğunluğa eşittir, yani
\rho=\frac{PM}{RT}
Bir Örnek Deneyin
Gaz 300 Kelvin ve 200.000 paskal basınçtayken karbondioksit (CO2) gazının yoğunluğunu bulun. CO2 gazının moleküler ağırlığı 0.044 kg/mol ve gaz sabiti 8.3145 J/mol Kelvin'dir.
İdeal Gaz Yasası, PV=nRT ile başlayabilir ve yukarıda gördüğünüz gibi yoğunluk için oradan türetebilirsiniz (bunun avantajı, yalnızca bir denklemi ezberlemeniz gerektiğidir). Veya türetilmiş denklemle başlayabilir ve şunu yazabilirsiniz:
\rho=\frac{PM}{RT}=\frac{200000\kez 0,044}{8.3145\kez 300}=3,53\text{ kg/m}^3
Vay! Aferin.