Máy tính khối lượng riêng của khí là gì?
Công cụ này tính khối lượng riêng của một chất khí lý tưởng dựa trên ba đại lượng có thể đo được: áp suất tuyệt đối, khối lượng mol và nhiệt độ tuyệt đối. Nó dựa trên định luật khí lý tưởng được biến đổi lại và áp dụng cho mọi loại khí — không khí, nitơ, khí cacbonic, mêtan và nhiều khí khác. Kết quả được trả về theo đơn vị kilôgam trên mét khối (kg/m³), trị số này hoàn toàn trùng với gam trên lít (g/L).
Cách sử dụng
Nhập áp suất tính bằng pascal (Pa), khối lượng mol tính bằng gam trên mol (g/mol) và nhiệt độ tính bằng kelvin (K). Ví dụ, áp suất khí quyển tiêu chuẩn là 101325 Pa, không khí khô có khối lượng mol khoảng 28,96 g/mol, và 0 °C tương đương 273,15 K. Bấm tính để có ngay khối lượng riêng. Để đổi từ °C sang K, bạn cộng thêm 273,15; để đổi atm sang Pa, bạn nhân với 101325.
Giải thích công thức
Xuất phát từ \(PV = nRT\), kết hợp với việc \(n = \text{khối lượng}/M\) và khối lượng riêng \(\rho = \text{khối lượng}/V\), ta biến đổi được phương trình thành
$$\rho = \frac{PM}{RT}$$Ở đây \(R = 8{,}314462618\ \text{J/(mol}\cdot\text{K)}\). Vì R dùng đơn vị SI nên khối lượng mol phải tính bằng kg/mol, do đó máy tính sẽ tự động chia giá trị g/mol bạn nhập cho 1000. Khối lượng riêng tăng khi áp suất và khối lượng mol tăng, và giảm khi nhiệt độ tăng.
Ví dụ minh họa
Với không khí khô ở điều kiện tiêu chuẩn: \(P = 101325\ \text{Pa}\), \(M = 28{,}96\ \text{g/mol} = 0{,}02896\ \text{kg/mol}\), \(T = 273{,}15\ \text{K}\). Khi đó
$$\rho = \frac{101325 \times 0{,}02896}{8{,}314462618 \times 273{,}15} \approx \frac{2934{,}37}{2271{,}10} \approx 1{,}292\ \text{kg/m}^3$$— đúng bằng giá trị khối lượng riêng quen thuộc của không khí ở 0 °C.
Câu hỏi thường gặp
kg/m³ có bằng g/L không? Có. 1 kg/m³ = 1 g/L một cách chính xác, nên hai kết quả này có cùng một con số.
Tại sao nhiệt độ phải tính bằng kelvin? Định luật khí lý tưởng sử dụng nhiệt độ tuyệt đối; nếu dùng °C, bạn sẽ nhận được khối lượng riêng sai (thậm chí âm).
Công thức này có chính xác với khí thực không? Đây là một phép xấp xỉ rất tốt ở áp suất và nhiệt độ vừa phải. Khi khí gần điểm ngưng tụ hoặc ở áp suất rất cao, cần áp dụng hiệu chỉnh cho khí thực (hệ số nén Z).
