§ 19. Молярный объём газов

Закон Авогадро связывает объём газа с числом его частиц. Если взять равные объёмы двух газов при одинаковых условиях, число молекул в них будет одинаковым в принятой школьной модели. Однако массы этих порций могут различаться, потому что молекулы имеют разные массы. Поэтому выражения «одинаковый объём», «одинаковая масса» и «одинаковое количество вещества» нельзя считать равнозначными без дополнительных условий.

Объём одного моля газа называют молярным объёмом и обозначают Vₘ. При нормальных условиях, принятых в учебнике, температура равна 0 °C, а давление примерно 101,3 кПа. Для расчётов используют Vₘ = 22,4 л/моль. Это значение нельзя автоматически применять к газу при любой температуре и давлении. Также его не используют для определения объёма произвольной жидкости или твёрдого вещества.

Чтобы найти количество вещества газа, его объём делят на молярный объём: n = V/Vₘ. Например, 11,2 л кислорода при нормальных условиях соответствуют 0,5 моль. Массу этой порции находят следующим шагом: 0,5 моль умножают на 32 г/моль и получают 16 г. Для водорода такой же объём соответствовал бы тем же 0,5 моль, но только 1 г массы.

Относительная плотность одного газа по другому равна отношению их молярных масс, если сравнивают одинаковые условия. Для сравнения с воздухом используют его среднюю молярную массу около 29 г/моль. Так можно оценить, легче газ воздуха или тяжелее. При решении задач сначала записывают условия, переводят миллилитры в литры и только затем выбирают формулу. Такая последовательность предотвращает ошибки даже при простых числах.