Водень (від латинського "Hydrogenium" - "породжуючий воду") - перший елемент таблиці Менделєєва. Широко поширений, існує у вигляді трьох ізотопів - проття, дейтерія і тритія. Водень представляє собою легкий безбарвний газ (у 14,5 разів легше повітря). У суміші з повітрям і киснем досить вибухонебезпечний. Використовується в хімічній, харчовій промисловості, а також в якості ракетного палива. Ведуться дослідження щодо можливості використання водню в якості палива для автомобільних двигунів. Щільність водню (як і будь-якого іншого газу) можна визначити різними способами.
Інструкція
чистийводень1. По-перше, виходячи з універсального визначення щільності - кількість речовини в одиниці обсягу. У тому випадку, якщо знаходиться в герметичній судині, щільність газу визначається елементарно, за формулою (М1 - M2 )/V, де М1 - загальна маса судини з газом, М2 - маса порожньої судини, а V - внутрішній обсяг судини.
його температураі тиск2. Якщо ж потрібно визначити щільність водню, маючи такі вихідні дані, як , тут на допомогу приходить універсальне рівняння стану ідеального газу, або рівняння Менделєєва - Клапейрона: PV = (mRT )/M.P - тиск V - його об 'єм R - універсальна газова постійність Т - температура газу в градусах Кельв М - молярна маса газаm - фактична маса газу.
3. Ідеальним газом вважається така математична модель газу, в якій потенційною енергією взаємодії молекул порівняно з їх кінетичною енергією можна знехтувати. У моделі ідеального газу між молекулами не діють сили тяжіння або відштовхування, а ударіння частинок з іншими частинками або стінками судини, абсолютно пружні.
4. Зрозуміло, ні водень, ні інший газ не є ідеальним, але ця модель дозволяє проводити обчислення з досить високою точністю за умов, близьких до атмосферного тиску і кімнатної температури. Наприклад, дане завдання: знайти щільність водню при тиску 6 атмосфер і температурі 20 градусів за Цельсієм.
5. Спочатку переведіть всі вихідні величини в систему СІ (6 атмосфер = 607950 Па, 20 градусів Ц = 293 градуси К). Потім напишіть рівняння Менделєєва-Клапейрона PV = (mRT )/M. Перетворіть його у вигляді: P = (mRT)/MV. Оскільки m/V є щільність (відношення маси речовини до його обсягу), то отримуєте: щільність водню = PM/RT, причому всі необхідні дані для рішення у нас є. Ви знаєте величину тиску (607950), температуру (293), універсальну газову постійну (8,31), молярну масу водню (0,002).
6. Підставивши ці дані у формулу, ви отримаєте: щільність водню за заданих умов тиску та температури дорівнює 0,499 кг/кубічний метр, або приблизно 0,5.