【简答题】计算题:干空气的密度可用什么公式计算?如已知干空气温度t=O℃,压力B=101325Pa,求空气的密度。
更新时间:2026-06-13 14:38:24 栏目: 中华词典
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【简答题】计算题:干空气的密度可用什么公式计算?如已知干空气温度t=O℃,压力B=101325Pa,求空气的密度。
干空气密度可通过理想气体状态方程推导得出计算公式。根据理想气体状态方程 \(PV = nRT\)(其中 \(P\) 为压力,\(V\) 为体积,\(n\) 为物质的量,\(R\) 为气体常数,\(T\) 为热力学温度),结合物质的量 \(n = \frac{m}{M}\)(\(m\) 为质量,\(M\) 为摩尔质量),可推导出密度 \(\rho = \frac{m}{V} = \frac{PM}{RT}\)。式中:\(\rho\) 为干空气密度(单位:\(\text{kg/m}^3\)),\(P\) 为空气压力(单位:Pa),\(M\) 为干空气摩尔质量(取 \(0.02897 \, \text{kg/mol}\)),\(R\) 为普适气体常数(取 \(8.314 \, \text{J/(mol·K)}\)),\(T\) 为热力学温度(单位:K,\(T = t + 273.15\),\(t\) 为摄氏温度)。
已知条件:\(t = 0^\circ\text{C}\),\(P = 101325 \, \text{Pa}\)。
热力学温度转换:\(T = 0 + 273.15 = 273.15 \, \text{K}\);
代入公式计算:
\(\rho = \frac{PM}{RT} = \frac{101325 \times 0.02897}{8.314 \times 273.15}\)
分步计算:
分子:\(101325 \times 0.02897 \approx 2935.4 \, \text{Pa·kg/mol}\);
分母:\(8.314 \times 273.15 \approx 2271.3 \, \text{J/mol}\)(因 \(1 \, \text{J} = 1 \, \text{Pa·m}^3\),分母单位可转换为 \(\text{Pa·m}^3/\text{mol}\));
密度:\(\rho \approx \frac{2935.4}{2271.3} \approx 1.292 \, \text{kg/m}^3\)。
结果:0℃、101325Pa 条件下,干空气密度约为 \(\mathbf{1.292 \, \text{kg/m}^3}\)(标准状态下干空气密度通常取约 \(1.293 \, \text{kg/m}^3\),微小差异源于计算过程中的近似取值)。
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