Как найти молярную массу воздуха

Молярная масса - это масса одного моля вещества, то есть величина, показывающая, в каком количестве вещества содержится 6,022*10 (в степени 23) частиц (атомов, молекул, ионов). А если речь идет не о чистом веществе, а о смеси веществ? Например, о жизненно необходимом человеку воздухе, ведь он представляют собою смесь великого множества газов. Как вычислить его молярную массу?

Вам понадобится

• - точные лабораторные весы;
• - круглодонная колба со шлифом и краном;
• - вакуумный насос;
• - манометр с двумя кранами и соединительными шлангами;
• - термометр.

Инструкция

1. Прежде всего подумайте над допустимой погрешностью вычислений. Если вам не нужна высокая точность, ограничьтесь лишь тремя самыми «весомыми» компонентами: азотом, кислородом и аргоном, и возьмите «округленные» величины их концентраций. Если же необходим более точный результат, то используйте в расчетах еще и углекислый газ и можете обойтись без округления.
2. Предположим, что вас устроит первый вариант. Напишите молекулярные массы этих компонентов и их массовые концентрации в воздухе:
   
   - азот (N2). Молекулярная масса 28, массовая концентрация 75,50%;
   - кислород (О2). Молекулярная масса 32, массовая концентрация 23,15%;
   - аргон (Ar). Молекулярная масса 40, массовая концентрация 1,29%.
3. Для облегчения расчетов, округлите величины концентраций:
   
   - для азота – до 76%;
   - для кислорода – до 23%;
   - для аргона – до 1,3%.
4. Произведите несложное вычисление:
   
   28* 0,76 + 32* 0,23 + 40*0, 013 = 29,16 граммов/моль.
5. Полученная величина очень близка к той, которая указана в справочниках: 28,98 граммов/моль. Расхождение объясняется округлением.
6. Можете определить молярную массу воздуха и с помощью несложного лабораторного опыта. Для этого измерьте массу колбы с находящимся в ней воздухом.
7. Запишите полученный результат. Потом, подсоединив шланг колбы к манометру, откройте кран и, включив насос, начните откачивать воздух из колбы.
8. Подождите некоторое время (чтобы воздух в колбе нагрелся до комнатной температуры), запишите показания манометра и термометра. Затем, закрыв кран на колбе, отсоедините ее шланг от манометра, и взвесьте колбу с новым (уменьшенным) количеством воздуха. Запишите результат.
9. Далее вам на помощь придет универсальное уравнение Менделеева-Клапейрона:
   
   PVm = MRT.
   
   Запишите его в несколько измененном виде:
   
   ∆PVm = ∆MRT, причем вам известны и изменение давления воздуха ∆P и изменение массы воздуха ∆M. Молярная масса воздуха m вычисляется элементарно: m = ∆MRT/∆PV.