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Densité des gaz
Sommaire de la page:
De nombreux calculs sur les gaz font appel à la notion de densité.
La densité d'un gaz comme d'un liquide, est le rapport de sa masse volumique sur celle d'un fluide pris comme référence. La densité des liquides se réfère à l'eau, celle des gaz se réfère à l'air.
A même température et pression, tous les gaz occupent le même volume molaire (volume occupé par une mole de gaz), s'ils se comportent comme un gaz parfait. Dans ces conditions, la densité d'un gaz se résume au rapport de sa masse molaire sur celle de l'air (29g).
Mi: masse molaire du composant i
On obtient sa densité en divisant sa masse volumique par celle de l'air dans les mêmes conditions de température et pression.
ρ : Masse volumique du gaz [kg/m³]
z : Coefficient de compressibilité (=1,0 pour P<150 bars et T<700°C)
P: Pression absolue du gaz
T : Température absolue du gaz (K)
R : Constante des gaz parfaits
La densité d'un gaz comme d'un liquide, est le rapport de sa masse volumique sur celle d'un fluide pris comme référence. La densité des liquides se réfère à l'eau, celle des gaz se réfère à l'air.
A même température et pression, tous les gaz occupent le même volume molaire (volume occupé par une mole de gaz), s'ils se comportent comme un gaz parfait. Dans ces conditions, la densité d'un gaz se résume au rapport de sa masse molaire sur celle de l'air (29g).
Densité des mélanges de gaz
Si le calcul est simple pour les gaz purs, il est plus complexe pour les mélanges. D'ailleurs comment affecte-t-on la masse de 29g à une mole d'air qui n'est pas un corp pur?Pour les mélanges de gaz, on calcule une masse molaire équivalente, qui est la masse de mélange occupant le volume d'une mole de gaz.
Calcul à partir de la composition
La composition d'un gaz est connu par:- un bilan matière
- une analyse
- masse
- volume
- molaire
Mmoy = ∑(Yi × Mi)
Yi: fraction volumique (ou molaire) du composant i gazeuxMi: masse molaire du composant i
Ainsi l'air, constitué en volume de 21% d'oxygène (M=32g), 78% d'azote (M=28g) et 1% d'argon (M=40) présente une masse molaire équivalente de:
0,21 × 32 + 0,78 × 28 + 0,01 × 40 = 28,96g souvent arrondi à 29g
Si seule la composition masssique est connue, le calcul de la
masse molaire moyenne devient:
Mmoy = 1 ⁄ ∑(Xi ⁄ Mi)
Xi: fraction massique du composant i
gazeux
Densité et masse volumique
Si la masse volumique du gaz est connue, elle doit être accompagnée de la pression et la température correspondante.On obtient sa densité en divisant sa masse volumique par celle de l'air dans les mêmes conditions de température et pression.
Masse volumique de l'air
ρair = 29 × P ⁄ (z×R×T)
avec:ρ : Masse volumique du gaz [kg/m³]
z : Coefficient de compressibilité (=1,0 pour P<150 bars et T<700°C)
P: Pression absolue du gaz
T : Température absolue du gaz (K)
R : Constante des gaz parfaits
Constante des gaz parfaits
La valeur de R (constante des gaz
parfaits) dépend des unités
utilisées:
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