Что такое калькулятор плотности газа?
Этот инструмент вычисляет плотность идеального газа по трём измеримым величинам: абсолютному давлению, молярной массе и абсолютной температуре. В его основе — преобразованное уравнение состояния идеального газа \(PV = nRT\), из которого напрямую выражается плотность (масса в единице объёма). Расчёт широко применяется в химии, физике, в системах отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC), в процессах горения и в авиакосмической технике — для любого газа, поведение которого при заданных условиях близко к идеальному.
Как пользоваться калькулятором
Введите давление в паскалях (Па), молярную массу газа в граммах на моль (г/моль) и температуру в кельвинах (К). Калькулятор выдаёт плотность в килограммах на кубический метр (кг/м³), что численно совпадает с граммами на литр (г/л). Для справки: молярная масса сухого воздуха составляет около 28,97 г/моль; стандартное атмосферное давление — 101325 Па; а 0 °C соответствует 273,15 К.
Разбор формулы
Исходим из уравнения \(PV = nRT\) и учитываем, что количество вещества \(n = m/M\) (масса, делённая на молярную массу). Подставляя это и деля обе части на объём, получаем плотность:
$$\rho = \frac{m}{V} = \frac{PM}{RT}$$
Внутри калькулятора молярная масса переводится из г/моль в кг/моль (делением на 1000), чтобы результат получался в системе СИ — в кг/м³, при универсальной газовой постоянной \(R = 8{,}314462618\) Дж/(моль·К).
Пример расчёта
Возьмём сухой воздух при стандартных условиях: \(P = 101325\) Па, \(M = 28{,}97\) г/моль \(= 0{,}02897\) кг/моль, \(T = 273{,}15\) К. Тогда
$$\rho = \frac{101325 \times 0{,}02897}{8{,}314462618 \times 273{,}15} \approx \frac{2935{,}39}{2271{,}10} \approx 1{,}2925 \ \text{кг/м}^3$$
— что близко к табличному значению около 1,29 кг/м³.
Частые вопросы
Подходит ли расчёт для реальных газов? В основе лежит модель идеального газа, которая хорошо работает для большинства газов при комнатной температуре и умеренном давлении. Вблизи точки конденсации или при очень высоком давлении используйте уравнение состояния реального газа с коэффициентом сжимаемости.
Почему значение в кг/м³ совпадает с г/л? Потому что \(1 \ \text{кг/м}^3 = 1000 \ \text{г} / 1000 \ \text{л} = 1 \ \text{г/л}\) — у этих единиц одинаковое числовое значение.
А если температура задана в градусах Цельсия? Сначала переведите её в кельвины, прибавив 273,15, и только потом вводите в калькулятор.
