Công cụ tính khối lượng mol của khí là gì?
Công cụ này giúp bạn tính khối lượng mol (M) của một chất khí dựa trên bốn đại lượng có thể đo được: khối lượng mẫu (m), thể tích (V), áp suất (P) và nhiệt độ tuyệt đối (T). Nhờ áp dụng định luật khí lý tưởng, đây là cách nhanh chóng để xác định một chất khí chưa biết hoặc kiểm tra lại khối lượng phân tử đã đo được trong phòng thí nghiệm.
Cách sử dụng
Nhập khối lượng khí theo gam, thể tích mà khí chiếm theo lít, áp suất theo atmosphere (atm) và nhiệt độ theo kelvin (K = °C + 273,15). Công cụ sẽ trả về khối lượng mol theo g/mol, cùng với số mol và khối lượng riêng của khí.
Giải thích công thức
Định luật khí lý tưởng có dạng \(PV = nRT\), trong đó \(n\) là số mol. Vì số mol \(n = m/M\), thay vào ta được \(PV = (m/M)RT\). Giải phương trình theo khối lượng mol, ta có $$M = \frac{m\,R\,T}{P\,V}$$ Nếu dùng khối lượng riêng \(\rho = m/V\), công thức được rút gọn thành $$M = \frac{\rho\,R\,T}{P}$$ Ở đây \(R = 0{,}082057\ \text{L}\cdot\text{atm}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}\) khi áp suất tính bằng atm và thể tích tính bằng lít.
Ví dụ minh họa
Giả sử 32 g của một chất khí chưa biết chiếm thể tích 22,414 L ở áp suất 1 atm và nhiệt độ 273,15 K (điều kiện tiêu chuẩn). Số mol $$n = \frac{1 \times 22{,}414}{0{,}082057 \times 273{,}15} \approx 1\ \text{mol}$$ do đó \(M = 32 / 1 = 32\ \text{g/mol}\) — chất khí này chính là oxy (O₂).
Câu hỏi thường gặp
Nên dùng đơn vị nào? Khối lượng tính bằng gam, thể tích bằng lít, áp suất bằng atmosphere và nhiệt độ bằng kelvin để khớp với hằng số \(R = 0{,}082057\).
Công cụ có giả định khí lý tưởng không? Có. Khí thực sẽ sai lệch ở áp suất cao hoặc nhiệt độ thấp, nhưng định luật khí lý tưởng vẫn cho kết quả chính xác trong hầu hết các điều kiện thường gặp.
Tôi có thể dùng độ Celsius không? Không — bạn phải đổi sang kelvin trước bằng cách cộng thêm 273,15, nếu không kết quả sẽ sai.
