§ 240. Плотность газов
Плотность газа является одной из его важнейших характеристик. Говоря о плотности газа, обычно имеют в виду его плотность при нормальных условиях (т. е. при температуре
и давлении
). Кроме того, часто пользуются относительной плотностью газа, под которой подразумевают отношение плотности данного газа к плотности воздуха при тех же условиях. Легко видеть, что относительная плотность газа не зависит от условий, в которых он находится, так как, согласно законам газового состояния, объемы всех газов меняются при изменениях давления и температуры одинаково.
Определение плотности газа можно осуществить так. Взвесим колбу с краном дважды: один раз откачав из нее по возможности полностью воздух, другой раз наполнив колбу исследуемым газом до давления, которое должно быть известно. Разделив разность масс на объем колбы
, который надо определить предварительно, найдем плотность газа при данных условиях. Затем, воспользовавшись уравнением состояния, найдем плотность газа при нормальных условиях
. Действительно, положив в формуле (238.1)
и умножив числитель и знаменатель левой части формулы на массу газа
, получим
.
Принимая во внимание, что
и
, находим
.
Результаты измерений плотности некоторых газов приведены в табл. 7. Последние два столбца указывают на пропорциональность между плотностью газа и его относительной молекулярной массой (в случае гелия — атомной массой).
Таблица 7. Плотность некоторых газов при нормальных условиях
Газ
|
Плотность 
|
Отношение к плотности воздуха
|
Отношение к плотности водорода
|
Относительная молекулярная масса
|
Воздух
|
1,293
|
1
|
14,5
|
29 (средняя)
|
Водород 
|
0,0899
|
0,0695
|
1
|
2
|
Азот 
|
1,25
|
0,967
|
14
|
28
|
Кислород 
|
1,43
|
1,11
|
16
|
32
|
Углекислый газ 
|
1,977
|
1,53
|
22
|
44
|
Гелий 
|
0,179
|
0,139
|
2
|
4
|