آخر تحديث: 2026-06-16

كثافة الغاز هي كتلته لكل وحدة حجم، وعلى خلاف الصلب أو السائل تتغيّر تغيّرًا كبيرًا مع الضغط ودرجة الحرارة لأن الغازات شديدة الانضغاط. وتجد هذه الحاسبة كثافة غاز مثالي من ضغطه وكتلته المولية ودرجة حرارته. وتُستخدَم في حسابات المكافئات الكيميائية، وفي مقارنة ما إذا كان الغاز سيرتفع أو يهبط في الهواء، وفي أي سياق يلزم فيه وزن غاز بطريقة غير مباشرة عبر ظروفه الفيزيائية.

من قانون الغاز المثالي إلى الكثافة

ابدأ من قانون الغاز المثالي، $PV = nRT$، وعوّض عدد المولات بالكتلة مقسومة على الكتلة المولية، $n = m/M$. وبإعادة الترتيب لإيجاد الكتلة لكل حجم:

$\rho = \frac{m}{V} = \frac{PM}{RT}$

وبالضغط $P$ بوحدة الجو، والكتلة المولية $M$ بوحدة g/mol، ودرجة الحرارة $T$ بالكلفن، و$R = 0.08206\ \mathrm{L\cdot atm/(mol\cdot K)}$، تخرج الكثافة بوحدة جرام لكل لتر، وهي تساوي كيلوجرامًا لكل متر مكعب.

مثال محلول

ثاني أكسيد الكربون ($M = 44.01\ \mathrm{g/mol}$) عند درجة الحرارة والضغط المعياريين، $1\ \mathrm{atm}$ و$273.15\ \mathrm{K}$:

وهذا أعلى بوضوح من كثافة الهواء (نحو 1.29 g/L في الظروف نفسها)، ولهذا يتجمّع ثاني أكسيد الكربون في الأماكن المنخفضة.

لماذا تعتمد الكثافة على الظروف

تتناسب الكثافة طرديًا مع الضغط وعكسيًا مع درجة الحرارة المطلقة. فضغط الغاز أو تبريده يقرّب الجزيئات بعضها من بعض ويرفع الكثافة؛ وتسخينه أو خفض ضغطه يباعدها. وتحدّد الكتلة المولية القاعدة الأساس: فعند ثبات درجة الحرارة والضغط، يحمل كل غاز العدد نفسه من الجزيئات في اللتر، فيعني الجزيء الأثقل غازًا أكثف. ومن الاختصارات المفيدة عند الظروف المعيارية أن المول يشغل 22.41 لترًا، فيكون $\rho = M/22.41$.

وللعلاقة الكامنة بين الضغط والحجم ودرجة الحرارة، انظر حاسبة قانون الغاز المثالي وحاسبة قانون الغاز المشترك. ولأن الغازات الأخف أقل كثافة، فإنها أيضًا تَنتشِر أسرع، كما تحدِّده حاسبة قانون غراهام للانتشار الانصبابي.