Shanxian Chemical

论氢气在标准状况下的密度
夫欲知氢气于标准状况下之密度，必明其相关理数。标准状况者，乃特定之温度与压强条件，温度为$0^{\circ}C$（即$273.15K$），压强为$101.325kPa$。

氢气者，其化学式为$H_{2}$，摩尔质量约为$2g/mol$。依理想气体状态方程$PV = nRT$（其中$P$为压强，$V$为体积，$n$为物质的量，$R$为摩尔气体常数，$T$为温度），可得$n=\frac{m}{M}$（$m$为质量，$M$为摩尔质量）。

设氢气之质量为$m$，物质的量为$n$，则$n=\frac{m}{2g/mol}$。在标准状况下，将$P = 101.325kPa$，$T = 273.15K$，$R = 8.314J/(mol\cdot K)$代入理想气体状态方程，可得$V=\frac{nRT}{P}$。

又因密度$\rho=\frac{m}{V}$，将$n=\frac{m}{2g/mol}$代入$V=\frac{nRT}{P}$，可得$V=\frac{mRT}{2g/mol\cdot P}$，则$\rho=\frac{m}{\frac{mRT}{2g/mol\cdot P}}=\frac{2g/mol\cdot P}{RT}$。

将标准状况下之数值代入，即$P = 101.325kPa$，$T = 273.15K$，$R = 8.314J/(mol\cdot K)$，经计算可得氢气在标准状况下之密度约为$0.0899g/L$。

由此可知，于标准状况下，氢气密度较小，此特性使其在诸多领域有独特之用，为世之研究与应用所重。