Плотность вещества и формула плотности вещества

Примечания

1. Существуют также поверхностная плотность (отношение массы к площади) илинейная плотность (отношение массы к длине), применяемые соответственно к плоским (двумерным) и вытянутым (одномерным) объектам.
2. Подразумевается также, что область стягивается к точке, то есть, не только её объём стремится к нулю (что могло бы быть не только при стягивании области к точке, но, например, к отрезку), но также стремится к нулю и её диаметр (максимальный линейный размер).
3. Агекян Т. А. Расширение Вселенной. Модель Вселенной // Звёзды, галактики, Метагалактика. 3-е изд. / Под ред. А. Б. Васильева. — М.: Наука, 1982. — 416 с. — С. 249.
4. , p. 158.
5. , p. 136.
6. , p. 96.
7. , p. 160.
8. , p. 138.
9. , p. 198.
10. , p. 319.
11. ↑ , p. 165.
12. , p. 179.
13. , p. 163.
14. , p. 141.
15. , p. 67.
16. , p. 151.
17. , p. 111.
18. , p. 60.
19. , p. 108.
20. , p. 57.
21. , p. 313.
22. , p. 105.
23. , p. 50.
24. , p. 168.
25. , p. 101.
26. , p. 54.
27. , p. 134.
28. , p. 98.
29. , p. 47.

Задачи по теме «Газы»

Известно, что вещества при нормальных условиях (н. у.) могут находиться в трёх агрегатных состояниях: твёрдом, жидком, газообразном. В твёрдом и жидком состояниях между молекулами (атомами) вещества имеются довольно сильные взаимодействия, в результате чего частицы находятся на небольших расстояниях друг от друга (рис. 30).

В газах расстояния между частицами очень велики, и силы взаимодействия ничтожны (рис. 31).

Поэтому равные объёмы любых газов содержат одинаковое число молекул. Это формулировка закона АВОГАДРО.

Следствием этого закона является:

1 моль любого газа при нормальных условиях (н. у.) занимает объём 22,4 литра.

Эта величина (22,4 л/моль) является молярным объёмом газа (V_М):

где V_M — молярный объём газа, моль/л; V — объём газа, л; ν — количество вещества газа, моль.

Таким образом, зная массу газа, можно определить:

Но для того же газа из формулы (1) имеем:

Отсюда для любого газа выполняется соотношение:

Задача 3. Какую массу имеет кислород объёмом 7 л?

Задача 4. Какой объём занимает азот массой 14 г?

Задача 5. Чему равна молярная масса газа, 1 л которого имеет массу 1,25 г?

Ответ. Молярная масса неизвестного газа 28 г/моль.

Пользуясь этими формулами, можно рассчитать объём, массу, молярную массу газа, например:

Известно, что

где ρ — плотность газа (г/л), поэтому:

ПОМНИТЕ! Эти формулы можно использовать лишь тогда, когда данные задачи (плотность газа, его объём) измерены при н. у.: 273 К, 1 атм.

Из формулы (3) вытекает понятие об относительной плотности газов (D_x). Эта величина, равная отношению плотностей двух газов:

где ρ₁ и М₁ — плотность и молярная масса одного газа, а ρ₂ и М₂ — плотность и молярная масса другого газа.

Относительная плотность газа показывает, во сколько раз данный газ тяжелее второго газа. Пользуясь этой формулой, можно легко определить молярную массу данного газа:

Выполняя такие расчёты, следует помнить, что:

• любая смесь газов, например воздух, именуется в задачах словом «газ»;
• средняя молярная масса воздуха, как показывают расчёты, равна 29 г/моль;
• по умолчанию, если не сказано иного, расчёты ведут для н. у.: 273 К, 1 атм.

Задача 6. Определить молярную массу газа, если:

а) плотность его равна 1,25 г/л; б) плотность его по кислороду равна 0,75.

Решение.

Состав смеси газов, как правило, измеряют в объёмных процентах φ (фи).

Второе следствие, при помощи которого была экспериментально подтверждена гипотеза Авогадро (гипотеза стала законом уже после смерти автора!), заключается в следующем: объемы реагирующих газов относятся как их коэффициенты в соответствующем уравнении реакции.

Это следствие позволяет решать задачи «в уме», если известны объёмы реагирующих газов или количества вещества для них.

Задача 7. Какой объём кислорода потребуется для сжигания 6 л пропана?

Из уравнения реакции:

видно, что молярное соотношение пропана и кислорода составляет 1 : 5. Таким образом, объём кислорода в пять раз больше объёма пропана.

Ответ. Требуется 5 · 6 = 30 л кислорода.

Задачи для самостоятельного решения

3. Определить массы газов:

а) хлороводорода, объёмом 56 л; б) озона О₃, объёмом 14 л.

4. Определить объёмы газов:

а) хлороводорода, массой 72 г; б) аммиака NH₃, массой 3,4 г.

5. Определить молярные массы газов, если:

а) 2 л газа имеет массу 2,86 г; б) 10 г газа занимает объём 7,47 л.

6. Определить молярную массу газа, если:

а) плотность его равна 1,52 г/л; б) плотность по кислороду равна 1,81.

7. Какой объем занимает смесь, состоящая из 4 г метана и 22 г пропана?

8. Какой газ имеет большую массу: этан, объёмом 56 л или бутан, объёмом 44,8 л?

9. Существуют ли газообразные соединения серы легче воздуха?

10. Определите, не выполняя расчёт, какой из газов тяжелее воздуха: Не, Ar, CO₂, CH₄, N₂, O₂.

Как считать плотность по водороду в химии?

Формула для расчета плотности по водороду:

Плотность по водороду (ρ) = масса вещества (m) / объем (V)

Для начала расчета плотности по водороду, вам потребуется узнать массу вещества, которое хотите исследовать или измерить. Массу можно измерить с помощью аналитических весов или других приборов.

Далее вы должны знать объем вещества, который также можно измерить с использованием измерительной колбы, пробирки или градуированного цилиндра.

После получения массы и объема вещества, вы можете использовать формулу для расчета плотности по водороду, разделив массу на объем.

Пример расчета плотности по водороду:

1. Измерьте массу вещества, например, 50 граммов.
2. Измерьте объем вещества, например, 100 миллилитров.
3. Используйте формулу: Плотность по водороду (г/мл) = 50 г / 100 мл = 0,5 г/мл.

Таким образом, плотность по водороду составляет 0,5 г/мл в данном примере.

Заметим, что плотность по водороду может зависеть от температуры и давления. Поэтому при измерении и расчете плотности по водороду следует учитывать условия, при которых проводится эксперимент или опыт.

Определение плотности с помощью пикнометров

Пикнометрами можно определять плотность газов, жидкостей и твердых тел. Это стеклянные тонкостенные сосуды с меткой на горловине или с капиллярным отверстием в пробке, закрывающей горловину пикнометра. Пикнометры для определения плотности газов имеют несколько иную форму (рис. 201).

Определение плотности жидкостей

Высушенный до постоянной массы и охлажденный до комнатной температуры пикнометр взвешивают с точностью до 0,0002 г, заполняют при помощи маленькой воронки дистиллированной водой немного выше метки (пикнометры типа ПЖ1, ПЖ2 и ПЖ4) или доверху (пикнометр типа ПЖЗ)

В пикнометре ПЖЗ вода выступает из капилляра, и избыток ее осторожно удаляют фильтровальной бумагой. Пикнометр закрывают пробкой и выдерживают 20 мин в водяном термостате, в котором поддерживают постоянную температуру воды 20 °С с точностью ±0,1 °С

При этой температуре уровень воды в пикнометре типа ПЖ1 или ПЖ2 доводят до метки при помощи капиллярной трубки или свернутой в трубку полоски фильтровальной бумаги. Пикнометр снова закрывают пробкой и выдерживают в термостате еще 10 мин, проверяя положение мениска по отношению к метке. Затем пикнометр вынимают из термостата, вытирают снаружи мягкой тканью досуха, оставляют под стеклом аналитических весов в течение 20 мин и взвешивают с точностью до 0,0002 г. Потом его освобождают от воды, высушивают, споласкивая последовательно этиловым спиртом и диэтиловым эфиром, удаляют остатки эфира просасыванием сухого чистого воздуха и заполняют испытуемой жидкостью, после чего производят те же операции, что и с дистиллированной водой.

Плотность испытуемой жидкости р20, в г/см3, вычисляют по формуле:

где m — масса пустого пикнометра, г; m1 — масса пикнометра с дистиллированной водой, г; m2 — масса пикнометра с испытуемой жидкостью, г; 0,99823 — значение плотности воды при 20 °С, г/см3.

Определение плотности твердого тела

Чаще всего взвешивают тело и пикнометр ПТ со вспомогательной жидкостью, налитой в него до требуемого уровня при определенной температуре, опускают тело в пикнометр с жидкостью, устанавливают жидкость на первоначальном уровне при той же температуре и взвешивают пикнометр с телом и жидкостью.

В качестве вспомогательной жидкости используют главным образом воду. Если испытуемое твердое тело растворимо в воде или взаимодействует с ней, то применяют другую жидкость (толуол, ксилол, бензин, керосин, спирт), причем предварительно ее плотность определяют описанным выше способом.

Испытуемое вещество вносят в пикнометр в виде порошка или крупных кристаллов. Для лучшего проникновения жидкости в капиллярные пустоты твердого тела рекомендуется присоединить пикнометр, содержащий испытуемое вещество и вспомогательную жидкость, к вакуумной системе и выдержать при пониженном давлении 30-40 мин.

Возможен и другой порядок определения. В качестве примера приводим определение плотности огнеупорных материалов но ГОСТ 2211-65.

Плотность огнеупоров определяют как отношение массы материала к ее объему без пор.

Пробу, измельченную до крупности зерна 0,063 мм, высушивают при 110 ±5°С до постоянной массы. Навеску материала 5-8 г засыпают в предварительно взвешенный пикнометр для твердых веществ вместимостью 25 мл.

Пикнометр с пробой взвешивают, затем до 1/2 объема наполняют вспомогательной жидкостью. Пикнометр, частично заполненный вспомогательной жидкостью и испытуемым веществом, подвергают вакуумированию не менее 30 мин. Такой же обработке под вакуумом подвергают и вспомогательную жидкость, необходимую для дополнительного заполнения пикнометра

После отключения вакуума пикнометр осторожно дополняют дегазированной вспомогательной жидкостью и помещают в термостат минимум на 30 мин. Температура в термостате должна быть 20 ±0,1°С при насыщении пробы водой и 20 ±0,2 °С при использовании ксилола и толуола

Затем уровень жидкости в пикнометре доводят точно до метки, закрывают пикнометр пробкой, вынимают его из термостата, обтирают и взвешивают.

Массу высушенного пикнометра, а также пикнометра, заполненного вспомогательной жидкостью, определяют заранее. Плотность пробы р, в г/см3, вычисляют с точностью до 0,001 г/см3 по формуле:

где m — масса пробы, г; m1 — масса пикнометра с пробой и жидкостью, г; m2 — масса пикнометра с жидкостью, г; рж — плотность вспомогательной жидкости при 20°С, г/см3 (для воды р = 0,998 г/см3).

Плотность вспомогательной жидкости вычисляют по формуле:

где m1 — масса сухого пикнометра, г; m3 — масса пикнометра с водой, г; m2 — масса пикнометра с жидкостью, г.

Плотности некоторых жидкостей (при норм. атм. давл. t =20 ° C).

Жидкость

ρ , кг/м 3

ρ , г/см 3

Жидкость

ρ , кг/м 3

ρ , г/см 3

Вода чистая

Молоко цельное

Масло подсолнечное

Жидкое олово (при t = 400 ° C )

Масло машинное

Жидкий воздух (при t = -194 ° C )

Плотность
— физическая величина, характеризующая физические свойства вещества, которая равна отношению массы тела к занимаемому этим телом объёму.

Плотность (плотность однородного тела или средняя плотность неоднородного) можно расчитать по формуле:

= кг/м³; = кг; = м³.

где m

— масса тела, V

— его объём; формула является просто математической записью определения термина «плотность».

Все вещества состоят из молекул, следовательно масса всякого тела складывается из масс его молекул. Это подобно тому, как масса пакета с конфетами складывается из масс всех конфет в пакете. Если все конфеты одинаковы, то массу пакета с конфетами можно было бы определить, умножив массу одной конфеты на число конфет в пакете.

Молекулы чистого вещества одинаковы. Поэтому масса капли воды равна произведению массы одной молекулы воды на число молекул в капле.

Плотность вещества показывает, чему равна масса 1 м³ этого вещества.

Плотность воды равна 1000 кг/м³, значит, масса 1 м³ воды равна 1000 кг. Это число можно получить, умножив массу одной молекулы воды на число молекул, содержащихся в 1 м³ его объёма.
Плотность льда равна 900 кг/м³, это означает, что масса 1 м³ льда равна 900 кг.Иногда используют единицу измерения плотности г/см³, поэтому ещё можно сказать, что
масса 1см³ льда
равна 0,9
г.

Каждое вещество занимает некоторый объём. И может оказаться, что объёмы двух тел равны
, а их массы различны. В этом случае говорят, что плотности этих веществ различны.

Также при равенстве масс двух тел
их объёмы будут различны. Например, объём льда почти в 9 раз больше объёма железного бруса.

Плотность вещества зависит от его температуры.

При повышении температуры обычно плотность уменьшается. Это связано с термическим расширением, когда при неизменной массе увеличивается объём.

При уменьшении температуры плотность увеличивается. Хотя существуют вещества, плотность которых в определённом диапазоне температур ведёт себя иначе. Например, вода, бронза, чугун. Так, плотность воды имеет максимальное значение при 4 °C и уменьшается как с повышением, так и с понижением температуры относительно этого значения.

При изменении агрегатного состояния плотность вещества меняется скачкообразно: плотность растёт при переходе из газообразного состояния в жидкое и при затвердевании жидкости. Вода, кремний, висмут и некоторые другие вещества являются исключениями из данного правила, так как их плотность при затвердевании уменьшается.

Решение задач

Задача №1.
Прямоугольная металлическая пластинка длиной 5 см, шириной 3 см и толщиной 5 мм имеет массу 85 г. Из какого материала она может быть иготовлена?

Анализ физической проблемы.
Чтобы ответить на поставленный вопрос, необходимо определить плотность вещества, из которого изготовлена пластинка. Затем, воспользовавшись таблицей плотностей, определить – какому веществу соответствует найденое значение плотности. Эту задачу можно решить в данных единицах (т.е. без перевода в СИ).

Задача №2.
Медный шар объёмом 200 см 3 имеет массу 1,6 кг. Определите, цельный этот шар или пустой. Если шар пустой, то определите объём полости.

Анализ физической проблемы.
Если объём меди меньше объёма шара V мед

Задача №3.
Канистра, которая вмещает 20 кг воды, наполнили бензином. Определите массу бензина в канистре.

Анализ физической проблемы.
Для определения массы бензина в канистре нам необходимо найти плотность бензина и ёмкость канистры, которая равна объёму воды. Объём воды определим по её массе и плотности. Плотность воды и бензина найдём в таблице. Задачу лучше решать в единицах СИ.

Задача №4.
Из 800 см 3 олова и 100 см 3 свинца изготовили сплав. Какова его плотность? Каково отношение масс олова и свинца в сплаве?

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Плотность
— это скалярная физическая величина, которая определяется как отношение массы тела к занимаемому им объему.

Данную величину обычно обозначают греческой буквой r или латинскими D и d
. Единицей измерения плотности в системе СИ принято считать кг/м 3 , а в СГС — г/см 3 .

Плотность можно вычислить по формуле:

Отношение массы данного газа к массе другого газа, взятого в том же объеме, при той же температуре и том же давлении, называется относительной плотностью первого газа по второму.

Например, при нормальных условиях масса диокисда углерода в объеме 1 л равна 1,98 г, а масса водорода в том же объеме и при тех же условиях — 0,09 г, откуда плотность диоксида углерода по водороду составит: 1,98 / 0,09 = 22.

Газообразное состояние

При нормальных условиях (273 К, 101325 Па) в газообразном состоянии могут находиться как простые вещества, молекулы которых состоят из одного атома (Не, Ne, Ar) или из нескольких несложных атомов (Н₂, N₂, O₂), так и сложные вещества с малой молярной массой (СН₄ , HCl, C₂H₆).

Поскольку кинетическая энергия частиц газа превышает их потенциальную энергию, то молекулы в газообразном состоянии непрерывно хаотически двигаются. Благодаря большим расстояниям между частицами силы межмолекулярного взаимодействия в газах настолько незначительны, что их не хватает для привлечения частиц друг к другу и удержания их вместе. Именно по этой причине газы не имеют собственной формы и характеризуются малой плотностью и высокой способностью к сжатию и к расширению. Поэтому газ постоянно давит на стенки сосуда, в котором он находится, одинаково во всех направлениях.

Для изучения взаимосвязи между важнейшими параметрами газа (давление Р, температура Т, количество вещества n, молярная масса М, масса m) используется простейшая модель газообразного состояния вещества — идеальный газ, которая базируется на следующих допущениях:

• взаимодействием между частицами газа можно пренебречь;
• сами частицы являются материальными точками, которые не имеют собственного размера.

Наиболее общим уравнением, описывающим модель идеального газа, считается уравнения Менделеева-Клапейрона для одного моля вещества:

Однако поведение реального газа отличается, как правило, от идеального. Это объясняется, во-первых, тем, что между молекулами реального газа все же действуют незначительные силы взаимного притяжения, которые в определенной степени сжимают газ. С учетом этого общее давление газа возрастает на величину a/V2, которая учитывает дополнительное внутреннее давление, обусловленное взаимным притяжением молекул. В результате общее давление газа выражается суммой Р+ а/V2. Во-вторых, молекулы реального газа имеют хоть и малый, но вполне определенный объем b , поэтому действительный объем всего газа в пространстве составляет V —  b. При подстановке рассмотренных значений в уравнение Менделеева-Клапейрона получаем уравнение состояния реального газа , которое называется уравнением Ван-дер-Ваальса:

где а и b — эмпирические коэффициенты, которые определяются на практике для каждого реального газа. Установлено, что коэффициент a имеет большую величину для газов, которые легко сжижаются (например, СО₂ , NH₃ ), а коэффициент b — наоборот, тем выше по величине, чем больше размеры имеют молекулы газа (например, газообразные углеводороды).

Уравнение Ван-дер-Ваальса гораздо точнее описывает поведение реального газа, чем уравнения Менделеева-Клапейрона, которое тем не менее, благодаря наглядному физическому смыслу широко используется в практических расчетах. Хотя идеальное состояние газа является предельным, мнимым случаем, однако простота законов, которые ему отвечают, возможность их применения для описания свойств многих газов в условиях низких давлений и высоких температур делает модель идеального газа очень удобной.

Измерение плотности

Вместе с тем, в случае, если речь идет об очень малых объемах вещества, в отношении которого необходимо измерить плотность, в применяется использование производной от этой общепринятой единицы, выражаемой как количество граммов на кубический сантиметр. В сокращенном виде эту единицу принято обозначать г/см³.

При этом плотность различных веществ имеет тенденцию к изменению в зависимости от температуры: в большинстве случаев ее понижение влечет за собой увеличение плотности вещества. Так, например, обыкновенный воздух при температуре +20оС имеет плотность, равную 1,20 кг/м³, тогда как при понижении температуры до 0оС его плотность увеличится до 1,29 кг/м³, а при ее дальнейшем понижении до -50оС плотность воздуха достигнет 1,58 кг/м³. Вместе с тем, некоторые вещества представляют собой исключение из этого правила, так как изменение их плотности не подчиняется указанной закономерности: к ним относится, например, вода.

Для измерения плотности веществ применяются различные физические приборы. Так, например, измерить плотность жидкости можно при помощи ареометра, а для того чтобы определить плотность твердого или газообразного вещества, можно воспользоваться пикнометром.

Окружающие нас тела состоят из различных веществ: железа , дерева, резины и пр. Масса любого тела зависит не только от его размеров, но и от вещества, из которого оно состоит. Тела одинакового объема, состоящие из разных веществ, имеют разные массы. Например, взвесив два цилиндра из разных веществ — алюминия и свинца, увидим, что масса алюминиевого меньше массы свинцового цилиндра.

Вто же время, тела с одинаковыми массами, состоящие из разных веществ, имеют разные объемы . Так, железный брус массой 1 т занимает объем 0,13 м 3 , а лед массой 1 т — объем 1,1 м 3 . Объем льда почти в 9 раз больще объема железного бруса. То есть, разные вещества могут иметь разную плотность.

Отсюда следует, что тела с одинаковым объемом, состоящие из разных веществ, имеют разные массы.

Плотность показывает, чему равна масса вещества, взятого в определенном объеме. То есть, если известна масса тела и его объем, можно определить плотность. Чтобы найти плотность вещества, надо массу тела разделить на его объем.

Плотность одного и того же вещества в твердом, жидком и газообразном состояниях различна.

Плотность некоторых твердых тел, жидкостей и газов приведена в таблицах.

Конденсатный фактор

Конденсатный фактор – КФ – это количество сырого конденсата в см 3 , приходящегося на 1м3 отсепарированного газа.

Различают сырой и стабильный конденсат. Сырой конденсат представляет собой жидкую фазу, в которой растворены газообразные компоненты.

Стабильный конденсат получают из сырого путем его дегазации. Он состоит только из жидких углеводородов – пентана и высших.

В стандартных условиях газоконденсаты представляют собой бесцветные жидкости с плотностью 0,625 – 0,825 г/см 3 с температурой начала кипения от 24 0 С до 92 0 С. Большая часть фракций имеют температуру выкипания до 250 0 С.

Как плотность воздуха зависит от температуры? ^

При изменении барометрического давления и температуры плотность воздуха изменяется. Исходя из закона Бойля-Мариотта, чем больше давление, тем больше будет плотность воздуха. Однако с уменьшением давления с высотой, уменьшается и плотности воздуха, что привносит свои коррективы, в результате чего закон изменения давления по вертикали становится сложнее.

Уравнение, которое выражает данный закон изменения давления с высотой в атмосфере, находящейся в покое, называется основным уравнением статики.

Оно гласит, что с увеличением высоты давление изменяется в меньшую сторону и при подъеме на одну и ту же высоту уменьшение давления тем больше, чем больше сила тяжести и плотность воздуха.

Важная роль в этом уравнении принадлежит изменениям плотности воздуха. В итоге можно сказать, что чем выше подниматься, тем меньше будет падать давление при подъеме на одинаковую высоту. Плотность воздуха от температуры зависит следующим образом: в теплом воздухе давление уменьшается менее интенсивно, чем в холодном, следовательно, на одинаково равной высоте в теплой воздушной массе давление более высокое, чем в холодной.

При изменяющихся значениях температуры и давления массовая плотность воздуха вычисляется по формуле: ρ = 0,0473хВ / Т. Здесь В – это барометрическое давление, измеряемое в мм ртутного столба, Т — температура воздуха, измеряемая в Кельвинах.

Использование в промышленности

Относительная плотность паров по водороду имеет широкое применение в различных отраслях промышленности. Её использование обусловлено уникальными свойствами водорода и его соединений, которые делают его незаменимым во многих процессах.

Промышленность использует относительную плотность паров по водороду в следующих областях:

1. Нефтегазовая промышленность: Водород широко применяется в нефтегазовой промышленности для очистки и улучшения качества нефтепродуктов. Он используется для удаления серы, аммиака и других примесей, что позволяет получать более чистое топливо и эффективно использовать его в автомобильном транспорте и промышленности.
2. Химическая промышленность: Водород играет ключевую роль в химической промышленности. Он используется как реактив, вещество для синтеза и катализатор во множестве химических процессов. Основное применение водорода — это производство аммиака, водородной пероксидной массы и других важных химических соединений.
3. Металлургическая промышленность: Водород также активно применяется в металлургической промышленности. Он используется для некоторых видов сварки и резки металла, а также для осаждения и очистки металлических изделий. Водород обеспечивает эффективное и точное выполнение этих операций, что сокращает затраты на производство и обрабатываемый материал.
4. Энергетическая промышленность: Водород становится все более важным в сфере энергетики. Он используется в водородных топливных элементах и водородных газовых турбинах для генерации электроэнергии. Водородная энергия считается экологически чистой и эффективной, поэтому в последние годы происходит активное развитие технологий и инфраструктуры для его использования в энергетике.

В целом, относительная плотность паров по водороду является неотъемлемым инструментом в промышленности. Её применение позволяет улучшить качество продукции, повысить эффективность процессов и снизить воздействие на окружающую среду. Это делает водород и его соединения важными компонентами в промышленных процессах всех отраслей.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание	Относительная плотность газа по водороду — 27. Массовая доля элемента водорода в нем — 18,5%, а элемента бора — 81,5%. Определите формулу газа.
Решение	Массовая доля элемента Х в молекуле состава НХ рассчитывается по следующей формуле: ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Обозначим число атомов водорода в молекуле через «х», число атомов бора через «у». Найдем соответствующие относительные атомные массы элементов водорода и бора (значения относительных атомных масс, взятые из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел). Ar(B) = 11; Ar(H) = 1. Процентное содержание элементов разделим на соответствующие относительные атомные массы. Таким образом мы найдем соотношения между числом атомов в молекуле соединения: x:y = ω(H)/Ar(H) : ω (B)/Ar(B); x:y = 18,5/1: 81,5/11; x:y = 18,5: 7,41 = 2,5: 1 = 5: 2. Значит простейшая формула соединения водорода и бора имеет вид H 5 B 2 . Значение молярной массы газа можно определить при помощи его плотности по водороду: M gas = M(H 2) × D H2 (gas) ; M gas = 2 × 27 = 54 г/моль. Чтобы найти истинную формулу соединения водорода и бора найдем отношение полученных молярных масс: M gas / M(H 5 B 2) = 54 / 27 = 2. M(H 5 B 2) = 5 ×Ar(H) + 2 × Ar(B) = 5 ×1 + 2 × 11 = 5 + 22 = 27 г/моль. Это означает, что все индексы в формуле H 5 B 2 следует умножить на 2. Таким образом формула вещества будет иметь вид H 10 B 4 .
Ответ	Формула газа — H 10 B 4

ПРИМЕР 2

Задание	Вычислите относительную плотность по воздуху углекислого газа CO 2 .
Решение	Для того, чтобы вычислить относительную плотность одного газа по другому, надо относительную молекулярную массу первого газа разделить на относительную молекулярную массу второго газа. Относительную молекулярную массу воздуха принимают равной 29 (с учетом содержания в воздухе азота, кислорода и других газов). Следует отметить, что понятие «относительная молекулярная масса воздуха» употребляется условно, так как воздух — это смесь газов. D air (CO 2) = M r (CO 2) / M r (air); D air (CO 2) = 44 / 29 = 1,52. M r (CO 2) = A r (C) + 2 ×A r (O) = 12 + 2 × 16 = 12 + 32 = 44.
Ответ	Относительная плотность по воздуху углекислого газа равна 1,52.

Плотностью принято называть такую физическую величину, которая определяет отношение массы предмета, вещества или жидкости к занимаемому ими объему в пространстве. Поговорим о том, что такое плотность, чем различается плотность тела и вещества и как (с помощью какой формулы) найти плотность в физике.

Относительная плотность по водороду: объяснение и примеры

Относительная плотность по водороду (также известная как относительная атомная масса или молекулярная масса) — это значение, которое указывает, насколько одна молекула, атом или ион тяжелее по сравнению с молекулой водорода.

Относительная плотность по водороду рассчитывается путем сравнения массы атома или молекулы вещества с массой атома водорода. Водород выбран в качестве стандарта, так как он является самым легким элементом, его масса принимается за 1. Значение относительной плотности позволяет сравнивать массы различных элементов и соединений.

В таблице Менделеева указаны относительные плотности различных элементов и соединений. Например, углерод имеет относительную плотность 12.011, что означает, что его атом в 12 раз тяжелее атома водорода. Следовательно, масса молекулы углерода в 12 раз больше массы молекулы водорода.

Относительная плотность также используется для рассчета массы вещества в химических реакциях. Для этого необходимо знать относительные плотности всех вовлеченных компонентов и их относительные мольные соотношения.

Примеры:

1. Молекула воды (H₂O) состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Масса молекулы воды равна сумме масс атомов водорода и кислорода. Относительная плотность по водороду для воды равна 18.015, что значит, что масса молекулы воды в 18 раз больше массы молекулы водорода.
2. Молекула аммиака (NH₃) состоит из одного атома азота и трех атомов водорода. Масса молекулы аммиака равна сумме масс атома азота и трех атомов водорода. Относительная плотность по водороду для аммиака равна 17.031, что значит, что масса молекулы аммиака в 17 раз больше массы молекулы водорода.
3. Молекула метана (CH₄) состоит из одного атома углерода и четырех атомов водорода. Масса молекулы метана равна сумме масс атома углерода и четырех атомов водорода. Относительная плотность по водороду для метана равна 16.043, что значит, что масса молекулы метана в 16 раз больше массы молекулы водорода.

Таким образом, относительная плотность по водороду является полезным понятием в химии, которое позволяет сравнивать массы различных элементов и веществ и использовать их в химических расчетах.

Как пользоваться калькулятором плотности:

Следуйте данным инструкциям по расчету с помощью этого онлайн-инструмента. С помощью этого калькулятора вы можете производить расчеты в простом и продвинутом режимах. Давайте взглянем!

Входы:

• Прежде всего, выберите во вкладке то, что вам нужно найти.
• Затем введите значения во все обозначенные поля в соответствии с выбранной опцией.
• Наконец, нажмите кнопку “Рассчитать”.

Выходы:

Как только вы заполните все поля, калькулятор покажет:

• Плотность объекта
• Масса объекта
• Объем объекта
• Корень кубический из объема

Заметка:

Есть дополнительное поле, где вы можете ввести категорию материала и название материала, этот калькулятор найдет плотность выбранного материала. Если вы не знаете значение объема, используйте предварительный вариант этого калькулятора для расчета объема, в противном случае используйте простой режим.

Примеры использования относительной плотности в научных исследованиях

1. Определение степени очистки веществ

2. Проведение качественного анализа различных материалов

3. Исследование структуры молекул

   Относительная плотность по водороду часто применяется для исследования структуры молекул. Изменение плотности молекулы при замене атома водорода на другой атом позволяет ученым судить о строении и связях внутри молекулы.

4. Определение концентрации растворов

   Относительная плотность по водороду может быть использована для определения концентрации растворов. Сравнивая плотности исследуемого раствора и раствора с известной концентрацией, ученые могут вычислить концентрацию неизвестного раствора.

5. Исследование физических свойств веществ

   Относительная плотность по водороду широко используется для исследования различных физических свойств веществ. Например, измерение плотности позволяет ученым определить температурный коэффициент расширения вещества или его плотность в разных фазовых состояниях.

Относительная плотность по водороду является безразмерной величиной и используется для идентификации некоторых веществ и оценки их плотности. Если относительная плотность по водороду меньше 1, то это означает, что вещество легче водорода и всплывет в воздухе. Если относительная плотность по водороду больше 1, то это означает, что вещество тяжелее водорода и оседает в воздухе.

Относительная плотность по водороду широко используется в химии для классификации веществ и определения их физических свойств. Эта характеристика позволяет сравнивать плотность различных веществ и находить их применение в различных отраслях промышленности и науки.

Относительная плотность по водороду является важным параметром в изучении материалов и явлений в химии. Она позволяет качественно и количественно оценивать плотность вещества и его поведение в различных условиях. Знание относительной плотности по водороду позволяет более глубоко понимать и объяснять процессы и свойства веществ в химических реакциях и экспериментах.

Плотность воздуха

Знаете ли вы, что воздух — это смесь газов, состоящая преимущественно из азота (около 78%) и кислорода (около 21%)? Кроме того, в составе воздуха есть и другие газы, такие как аргон, углекислый газ и водяной пар. Эти газы различаются по своей молекулярной массе и влияют на плотность воздуха.

А как воздух может иметь плотность, если он, казалось бы, невесом? Ответ прост: плотность воздуха зависит от числа его молекул в определенном объеме. Представьте себе, что вы находитесь в толпе людей. Если людей много и они плотно стоят, то плотность толпы будет высокой. А если людей мало и они разрознены, то плотность толпы будет низкой. То же самое происходит и с воздухом.

Интересно, что плотность воздуха может изменяться в зависимости от его температуры и давления. Когда воздух нагревается, его молекулы начинают быстрее двигаться и занимать больше места, что приводит к увеличению объема и снижению плотности. Наоборот, когда воздух охлаждается, его молекулы замедляются и сжимаются, что приводит к уменьшению объема и повышению плотности.

Теперь давайте представим себе, что все воздух вокруг нас наполняется плотной и энергичной атмосферой. Вдохните и почувствуйте, как эта смесь газов заряжает ваш организм энергией и жизненной силой. Воздух — это не просто пустота, он наполнен энергией, которая поддерживает нас и позволяет нам существовать в этом мире.

Так что следующий раз, когда вы будете наслаждаться свежим ветерком или забирается на вершину горы, задумайтесь о плотности воздуха и его влиянии на ваше пребывание в этом удивительном мире. Воздух — это что-то большее, чем просто пустое пространство, и его плотность играет важную роль во многих аспектах нашей жизни.

Определение плотности вещества

Плотность вещества – это масса вещества, содержащаяся в единице его объёма при нормальных условиях.
Наиболее часто используемые в мире единицы плотности — единица СИ килограмм на кубический метр кг/м³ и единица CGS грамм на кубический сантиметр г/см³. Один кг/м³ равен 1.000 г/см³.
В США традиционно плотность выражают в фунтах на кубический фут.

1 фунт на кубический фут = 16,01846337395 килограммов на кубический метр. Соответственно, чтобы сконвертировать плотность вещества из единиц СИ в традиционные единицы для США разделите число на 16,01846337395 или просто на 16. А чтобы сконвертировать плотность вещества из единиц США в единицы СИ умножьте ваше число на 16.

Для обозначения плотности обычно используется греческая буква ρ (ро). Иногда используются латинские буквы D и d (от лат. densitas «плотность»).

Чтобы найти плотность вещества, нужно массу вещества разделить на его объем. Плотность ρ вычисляется по формуле:

$$ρ=\frac{m}{V}$$

Где V — объем, занятый веществом массой m.

Поскольку плотность, масса и объем взаимосвязаны, то зная плотность и объем можно вычислить массу:

$$m=ρ V$$

А зная плотность и массу вещества, можно вычислить объем:

$$V=\frac{m}{ρ} $$