Máy tính số mol khí là gì?
Công cụ này áp dụng định luật khí lý tưởng \(PV = nRT\) để tìm số mol (n) của một chất khí khi bạn đã biết áp suất (P), thể tích (V) và nhiệt độ tuyệt đối (T). Biến đổi công thức để rút ra n, ta được \(n = \frac{PV}{RT}\). Đây là công cụ vật lý và hóa học phổ biến, được dùng trong phòng thí nghiệm, trên lớp học và trong kỹ thuật ở mọi nơi mà chất khí có ứng xử gần với khí lý tưởng.
Cách sử dụng
Nhập áp suất theo đơn vị atmosphere (atm), thể tích theo lít (L) và nhiệt độ theo kelvin (K). Máy tính sẽ lấy PV chia cho R × T và trả về lượng khí tính bằng mol. Công cụ còn hiển thị khối lượng tương đương nếu chất khí là oxy (O₂, 32 g/mol) để bạn nhanh chóng kiểm tra lại kết quả. Hãy nhớ đổi nhiệt độ từ độ C sang kelvin bằng cách cộng thêm 273,15, và quy đổi áp suất dư (gauge) về áp suất tuyệt đối trước khi nhập.
Giải thích công thức
Định luật khí lý tưởng liên kết bốn đại lượng trạng thái: \(P \cdot V = n \cdot R \cdot T\). Trong đó R là hằng số khí phổ quát, bằng 0,082057 L·atm·mol⁻¹·K⁻¹ khi dùng các đơn vị nêu trên. Giải để tìm số mol chưa biết, ta có $$n = \frac{PV}{RT}$$ Áp suất hay thể tích càng lớn thì lượng phân tử khí càng nhiều; còn nếu giữ P và V cố định mà tăng nhiệt độ thì số phân tử lại càng ít.
Ví dụ minh họa
Giả sử một bình 10 L chứa khí ở áp suất 2 atm và nhiệt độ 300 K. Khi đó $$n = \frac{2 \times 10}{0{,}082057 \times 300} = \frac{20}{24{,}617} \approx 0{,}8124 \text{ mol}$$ Lượng này tương đương khoảng 26 g nếu chất khí là O₂.
Câu hỏi thường gặp
Nên dùng đơn vị nào? Áp suất tính bằng atm, thể tích bằng lít, nhiệt độ bằng kelvin, khi đó \(R = 0{,}082057\). Nếu trộn lẫn các đơn vị khác nhau, kết quả sẽ sai.
Tại sao phải dùng nhiệt độ kelvin? Định luật khí đòi hỏi thang nhiệt độ tuyệt đối; nếu dùng độ C, giá trị có thể bằng 0 hoặc âm và làm vô nghĩa về mặt vật lý.
Công thức có chính xác với khí thực không? Nó chỉ chính xác tuyệt đối với khí lý tưởng, nhưng là phép xấp xỉ rất tốt khi áp suất thấp và nhiệt độ ở mức trung bình đến cao.
