实验原理
摩尔质量是单位物质的量的物质所具有的质量，符号为 M，单位为 g/mol。在大学物理实验中，通常利用理想气体状态方程来测定气体的摩尔质量。
理想气体状态方程描述了理想气体的压强 (P)、体积 (V)、温度 (T) 和物质的量 (n) 之间的关系：PV = nRT，其中 R 为气体常数。
实验步骤
使用理想气体状态方程测定摩尔质量的典型实验步骤如下：
- 1. 测量容器质量 使用电子天平测量空容器（如烧瓶）的质量 m1。
- 2. 填充气体 将待测气体充入容器中，确保容器内充满纯气体。
- 3. 测量温度和压强 记录容器内气体的温度 T 和压强 P。
- 4. 测量气体质量 测量充满气体的容器质量 m2，气体质量 m = m2 - m1。
- 5. 测量容器体积 测量容器的体积 V（可通过装满水后测量水的体积得到）。
计算公式
由理想气体状态方程 PV = nRT，结合物质的量 n = m/M，可推导出摩尔质量的计算公式：
M = (m × R × T) / (P × V)
R
气体常数，8.314 J/(mol·K) 或 8.206 × 10^-2 L·atm/(mol·K)，需根据单位选择
m
气体质量，单位 g 或 kg
V
气体体积，单位 L 或 m³
T
热力学温度，单位 K
P
气体压强，单位 Pa 或 atm
注意事项
为了获得准确的实验结果，需要注意以下几点：
- ✓ 温度转换：确保将温度转换为热力学温度（开尔文）。
- ✓ 单位统一：确保所有物理量的单位与气体常数 R 的单位相匹配。
- ✓ 容器干燥：测量容器质量前确保容器完全干燥。
- ✓ 多次测量：进行多次测量取平均值，减少随机误差。
常见问题
如何将摄氏度转换为开尔文?
开尔文温度 = 摄氏度 + 273.15。例如，25°C 对应的开尔文温度是 298.15 K。
选择哪个气体常数 R?
R 的取值取决于所用的单位：
- 8.314 J/(mol·K)：适用于压强 Pa、体积 m³、温度 K
- 8.206 × 10^-2 L·atm/(mol·K)：适用于压强 atm、体积 L、温度 K