Определить плотность водорода при нормальных условиях

Для определения плотности водорода при нормальных условиях (н.у.) используются фундаментальные законы химии и физики идеальных газов. Исходные данные и константы Нормальные условия согласно ГОСТ и стандартам химии определяются как:

• Давление ( $P$): $101325$ Па (1 атм) Температура ( $T$): $273,15$ К ( $0$ °C)

Для расчетов также необходимы:

• Молярная масса водорода ( $H_2$): $M\approx 2,016$ г/моль (так как водород в свободном виде существует в форме двухатомной молекулы). Молярный объем идеального газа ( $V_m$): При н.у. он составляет приблизительно $22,414$ л/моль ( $0,022414$ м³/моль).

Метод 1: Через молярный объем Плотность ( $\rho$) газа можно вычислить путем деления его молярной массы на молярный объем: $\rho =\frac{M}{V_m}$ Подставляя значения: $\rho =\frac{2,016\text{г/моль}}{22,414\text{л/моль}}\approx 0,08994\text{г/л}$ В системе СИ (кг/м³) это значение эквивалентно: $\rho \approx 0,0899$ кг/м³ Метод 2: Уравнение Менделеева — Клапейрона Плотность также можно вывести напрямую из уравнения состояния идеального газа $PV=nRT$, где $n=m/M$: $\rho =\frac{P\cdot M}{R\cdot T}$ Где:

• $R$ — универсальная газовая постоянная ( $8,314$ Дж/(моль·К)).

Подставим значения: $\rho =\frac{101325\cdot 0,002016}{8,314\cdot 273,15}\approx 0,0899\text{кг/м}$ Итоговый результат Плотность водорода при нормальных условиях составляет:

$0,0899$ кг/м³ (или $0,0899$ г/л)

Это делает водород самым легким газом, его плотность примерно в 14,4 раза меньше плотности воздуха при тех же условиях. Я могу рассчитать для вас плотность водорода при других параметрах (например, при комнатной температуре или высоком давлении) или сравнить его характеристики с другими газами. Хотите, чтобы я составил сравнительную таблицу?