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Calculadora da Densidade de um Gás

Índice

O que é densidade?Como a densidade do gás difere de outros estados da matériaComo encontrar a densidade do gás com a lei dos gases ideais?Como funciona nossa calculadora da densidade de um gásLista de calculadoras relacionadasPerguntas frequentes

A calculadora da densidade de um gás da Omni ajuda você a calcular a densidade do gás dada uma pressão e temperatura definidas.

Neste artigo, veremos:

  • O que é densidade;
  • Como a densidade do gás difere da do líquido e do sólido;
  • Se o gás natural é mais pesado que o ar; e
  • Se o ar é um líquido ou não.

O que é densidade?

A densidade se refere ao quanto uma substância está compactada em um determinado espaço.

Quanto mais alta a densidade, mais compactada é a substância. Os sólidos e os líquidos geralmente têm densidades mais altas do que os gases.

A densidade dos gases é afetada pela temperatura e pela pressão.

A densidade é representada pela letra grega ρ\rho.

Como a densidade do gás difere de outros estados da matéria

Ao contrário da densidade de sólidos ou líquidos, a densidade do gás é variável. Isso ocorre porque o gás não é compacto e suas moléculas são afetadas pela temperatura e pela pressão.

Devido a essa característica, a densidade do gás é calculada de forma diferente da dos líquidos e sólidos. Duas maneiras pelas quais a densidade do gás difere drasticamente da dos sólidos são:

  • Quando a temperatura do gás aumenta, as moléculas se afastam mais. Isso causa uma diminuição na densidade.
  • Quando aplicamos pressão ao gás, suas moléculas se aproximam. Isso aumenta a densidade.

Como encontrar a densidade do gás com a lei dos gases ideais?

Normalmente, você precisa saber a massa e o volume para encontrar a densidade. Com o gás, à medida que o volume aumenta, a densidade diminui, e vice-versa.

Para calcular a densidade do gás, você usa a lei dos gases ideais:

PV=nRT\footnotesize PV = nRT
  • PP: representa a pressão;
  • VV: representa o volume;
  • nn: representa o número de mols de gás;
  • RR: constante universal dos gases. É igual a 8,314462618 Jmol1K18,314462618\ \text{J}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}; e
  • TT: temperatura absoluta em Kelvin (K\text{K}).

Para calcular o volume do gás, precisamos fazer do volume o objeto da fórmula. Portanto, a lei dos gases pode ser reescrita como:

V=nRT/P\footnotesize V = nRT/P

Para encontrar a massa do gás, você usa o número de mols do gás dividido pela massa molecular (MM). Portanto, isso significa que:

n=m/M\footnotesize n = m/M

Agora que estabelecemos que n=m/Mn = m/M, podemos substituir nn pelo valor da massa na equação que usamos para o volume. Portanto, ficamos com:

V=mRT/MP\footnotesize V = mRT/MP

Como a densidade é a massa por volume, precisamos dividir ambos os lados pela massa para chegar à fórmula da densidade. Portanto, nossa nova equação é agora:

V/m=RT/MP\footnotesize V/m = RT/MP

Para obter a massa por volume, precisamos inverter essa equação. Com isso, obtemos:

m/V=MP/RTρ=MP/RT\footnotesize \begin{split} m/V &= MP/RT \\ \therefore \rho &= MP/RT \end{split}

🙋 Você também pode calcular a densidade sem conhecer a massa molar. Em nossa calculadora de densidade do gás ideal 🇺🇸, calculamos a densidade usando a pressão, a temperatura e uma constante de gás específica.

Como funciona nossa calculadora da densidade de um gás

A calculadora da densidade de um gás da Omni emprega a fórmula: ρ=MP/RT\rho = MP/RT para encontrar a densidade do gás. Ela considera a pressão, a temperatura e a massa molar do gás e calcula a densidade. Como RR é uma constante, não exigimos que você insira esse valor.

Quando você insere esses valores, a massa molar é dividida por 1.0001.000 (para convertê-la em kg/mol\text{kg}/\text{mol}, a unidade real da massa molar do gás) e, em seguida, multiplicada pela pressão. Após este procedimento, você divide esse valor pela constante universal dos gases multiplicada pela temperatura.

Portanto, se a massa molar fornecida for 28 g/mol28\ \text{g}/\text{mol}, a temperatura será 50 K50\ \text{K} e a pressão será 10 Pa10\ \text{Pa}. Você substituirá esses valores na equação da densidade para determiná-la. Portanto, agora teremos:

ρ=(28 g/mol)/1.00010 Pa8,314550 K\footnotesize \begin{split} \rho &= \frac{(28\ \text{g}/\text{mol})/ 1.000 \cdot 10\ \text{Pa}}{8{,}3145 \cdot 50\ \text{K}} \end{split}

🙋 Obs: Nesta calculadora, consideramos a pressão absoluta.

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Perguntas frequentes

O gás natural é mais pesado que o ar?

Não, o gás natural não é mais pesado que o ar.

A massa molar do gás natural varia de 16 a 18 g/mol, enquanto o ar que respiramos pesa cerca de 29 g/mol.

O ar é um líquido?

Não, o ar não é um líquido, ele é um gás. De fato, o ar que respiramos é composto de vários gases. São eles:

  • Nitrogênio;
  • Oxigênio;
  • Argônio;
  • Dióxido de carbono;
  • Vapor de água;
  • Neônio;
  • Metano;
  • Criptônio;
  • Xenônio;
  • Ozônio;
  • Dióxido de nitrogênio;
  • Iodo;
  • Monóxido de carbono; e
  • Amônia.
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