Cara Menghitung Massa Jenis Gas

Kepadatan gas dapat ditentukan dari berat molekulnya menggunakan hukum gas ideal. Sederhana, karena cukup mengetahui variabel yang dibutuhkan dan melakukan perhitungan sederhana.

Ini adalah langkah-langkah yang diperlukan untuk menghitung massa jenis gas:

• Massa jenis gas didefinisikan sebagai massanya per satuan volume. Oleh karena itu, jika massa gas dalam volume tertentu diketahui, perhitungannya mudah. Biasanya kedua parameter ini tidak diketahui secara langsung, sehingga perlu menggunakan hukum gas ideal untuk menyelesaikan perhitungannya.
• Hukum gas ideal dinyatakan sebagai PV = n RT, di mana P adalah tekanan gas, V adalah volume yang ditempati, n adalah jumlah mol gas, R adalah konstanta gas universal, dan T adalah suhu absolutnya (diukur dalam derajat Kelvin, ^atau K). Dengan persamaan ini dimungkinkan untuk menentukan salah satu dari parameter ini dengan mengetahui sisanya.
• Hukum gas ideal adalah perkiraan perilaku gas nyata, dan sangat berguna untuk menentukan parameter gas karena sangat sederhana; namun, kita tidak boleh lupa bahwa ini hanyalah perkiraan.

Bagaimana Densitas Gas Dihitung

Berapa massa jenis gas dengan berat molekul 100 g/mol pada 0,5 atm dan 27 derajat Celcius?

Pertama-tama, harus diperhatikan bahwa satuan parameter adalah homogen, sesuai dengan sistem satuan yang sama dan sesuai dengan definisi hukum gas ideal. Kepadatan didefinisikan sebagai massa per satuan volume, tetapi satuan dapat berupa gram per liter, kilogram per meter kubik, atau lainnya, jadi harus diperhatikan untuk memeriksa konsistensi satuan saat menghitung.

Mari kita mulai dengan mendefinisikan hukum gas ideal.

PV=n RT

di mana P adalah tekanan gas, V adalah volume yang ditempati, n adalah jumlah mol gas, R adalah konstanta gas universal (0,0821 L · atm / mol · atau K) dan T adalah suhu absolutnya (diukur dalam derajat ^Kelvin ; ^atau K).

Mari kita lihat satuan yang menyatakan konstanta gas universal R. Konstanta ini dapat dinyatakan dalam berbagai satuan, tetapi setelah nilai dengan satuan yang sesuai dipilih, satuan parameter lainnya harus sama. Dalam hal ini, tekanan harus dinyatakan dalam atmosfer dan volume dalam liter (suhu harus selalu dinyatakan dalam derajat Kelvin, terlepas dari satuan variabel lainnya).

Seperti yang telah disebutkan, untuk menentukan massa jenis gas, perlu diketahui massa dan volume yang ditempatinya. Mari gunakan hukum gas ideal untuk menentukan volume, yang kita bersihkan volume V dari persamaan sebelumnya:

V = n RT / P

Setelah volume gas ditentukan, kita harus menghitung massanya, yang dapat dilakukan dari jumlah mol, yang didefinisikan sebagai massa gas (m) dibagi dengan berat molekulnya (PM):

n = m / PM

Jika kita mengganti ungkapan n ini dalam persamaan hukum gas ideal di mana kita telah mengosongkan volume V, kita memperoleh:

V = m RT /(PM x P)

Jika kita membagi kedua suku persamaan dengan massa gas (m) kita memperoleh:

V/m = RT /(PM x P)

Dan dengan membalik kedua suku persamaan, kerapatan (ρ=m/V) diperoleh pada suku sebelah kiri:

m/V = PM x P /(RT)

ρ = PM x P /(RT)

Perumusan ulang hukum gas ideal sekarang memungkinkan kita untuk menentukan kerapatan gas dari data yang kita miliki: berat molekul, tekanan, dan suhu. Mengganti nilai-nilai ini, dinyatakan dalam satuan yang sesuai, kita akan mendapatkan kerapatan gas. Dalam hal ini kita hanya perlu mengubah suhu dari derajat Celcius ( ^atau C) menjadi suhu absolut ( ^atau K) (konversi yang tepat ke suhu absolut diperoleh dengan menambahkan 273,15 ke suhu dalam derajat Celcius; dalam hal ini kita memperkirakan istilahnya konversi ke 273),

27 ^o C + 273 = 300 ^o K

dan gantikan nilainya ke dalam persamaan yang kita dapatkan

ρ = (100 g/mol)(0,5 atm) / (0,0821 L atm/mol ^oK )(300 ^oK )

dan nilai kerapatan ρ yang kita peroleh adalah:

ρ = 2,03g/l

Bagaimana kita tahu jika kita bekerja dengan gas ideal?

Hukum gas ideal dengan tepat menggambarkan perilaku ideal gas, dan dapat diterapkan pada gas nyata dalam situasi tertentu. Ketika parameter gas nyata dapat dijelaskan dengan hukum gas ideal, dikatakan bahwa gas ini, dalam kondisi tersebut, berperilaku seperti gas ideal. Secara umum, gas nyata berperilaku ideal pada tekanan rendah dan suhu rendah. Ketika tekanan dan suhu meningkat, interaksi antara molekul gas meningkat, menyebabkan perilakunya menyimpang dari ideal.

Referensi

• https://www.herramientasingenieria.com/onlinecalc/spa/densidad-gases-ideales/densidad-gases-ideales.html Diakses 03/8/2022. Kalkulator kepadatan gas.
• http://www.valvias.com/prontuario-propiedades-materiales-densidad-gases.php Diakses 03/8/2022. Tabel kepadatan gas.