Berechnung der molaren Masse von Gasen nach dem Idealgasansatz

Die molare Masse M eines Stoffes ist die Masse von einem Mol dieses Stoffes und wird in [kg/kmol] oder [g/mol] angegeben. Ein Mol ist die Stoffmenge also die Teilchenanzahl von zwölf Gramm des Kohlenstoff-Isotops 12C. Die Teilchenanzahl beträgt 6,022∙1023 und wird als Avogadrokonstante N_A bezeichnet. Die molare Masse von Gasen bzw. Reinstoffen hängt somit von deren Stoffart ab und wird zur Bestimmungen anderer Stoffwerte verwendet.
Angaben für die molare Masse aus verschiedenen Quellen können voneinander abweichen, wenn unterschiedliche Messverfahren angewendet wurden. Die Werte in folgender Tabelle verwendet ProcessExcel zur Stoffwertberechnung. Für in sich schlüssige Massebilanzen wird mit gerundeten Werten für die molare Masse gerechnet. Für das molare Normvolumen v_N werden hingegen die genauen Werte verwendet. Weitere Angaben zu molaren Massen sind in weiterführender Literatur aufgeführt [1].

Tabelle der gerundeten molaren Massen und genaue molare Normvolumen ausgewählter Gase [2]

lauf. Nr.	Gas	$M$ [kg/kmol]	$v_{mol,N}$ [m³/kmol]
1	Ar	40	22,39
2	CH4	16	22,36
3	C2H4	28
4	C2H6	30	22,18
5	C3H8	44	21,94
6	C4H10	58
7	C6H6	78
8	CO	28	22,40
9	CO2	44	22,26
10	H2	2	22,43
11	HCl	36.5
12	HF	20
13	H2O	18	22,41
14	H2S	34	22,19
15	He	4	22,42
16	N2	28	22,40
17	NH3	17	22,09
18	NO	30	22,39
19	NO2	46
20	N2O	44
21	Ne	20	22,43
22	O2	32	22,39
23	SO2	64	21,89
24	SO3	80

Die molare Masse eines Gasgemisches wird als mittlere molare Masse M_m bezeichnet. Sie hängt von den jeweiligen molaren Massen und von den Massen- ψ_i bzw. Volumenanteilen ξ_i der Einzelgase ab.

(1)

\begin{align} M_{m}+ \sum_{i1}^n \psi_{i} \; M_{i} \end{align}

bzw.

(2)

\begin{align} M_{m}+ \frac{1}{\sum_{i1}^n \frac{\xi_{i}}{M_{i}}} \end{align}

Der Nutzer gibt die Massen- bzw. Volumenanteile von Gasgemischen in ProcessExcel vor. Massen- und Volumenanteile werden mit folgender Gleichung ineinander umgerechnet.

(3)

\begin{align} \psi_{i} + \xi_{i} \; \frac{M_{m}}{M_{i}} = \xi_{i} \; \frac{1}{\sum_{i1}^n \frac{\xi_{i}}{M_{i}}} \end{align}

Zur Berechnung der mittleren molaren Masse von Einzelgasen und Gasgemischen bietet ProcessExcel verschiedene Funktionen, vgl. folgende Tabelle.

Tabelle der Stoffwertfunktionen in ProcessExcel zur Berechnung der mittleren molaren Masse M_m

Funktionsname	Eingabewerte und Dimension
PE_IG_molareMasse	Einzelgaskomponente als chemische Summenformel
PE_IG_molareMasse_psi/xi	Gaskomponenten in Volumen-/Massenanteilen
PE_GS_molareMasse	Einzelgaskomponente als chemische Summenformel
PE_GS_molareMasse_psi/xi	Gaskomponenten in Volumen-/Massenanteilen
PE_LuftIG_molareMasse_trocken	Gaskomponenten in Volumenanteilen ohne Wasser
PE_LuftIG_molareMasse_psi	Gaskomponenten in Volumenanteilen und Wasserdampfbeladung
PE_LuftIG_molareMasse_xi	Gaskomponenten in Massenanteilen

Bibliographie

1. Weiß, S. et al. (Hrsg.): Verfahrenstechnische Berechnungsmethoden - Band z Stoffkennwerte. VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig 1986, VLN: 152-915/111/85, LSV 3607.

2. Bergakademie Freiberg Sektion Verfahrens- und Silikattechnik (Hrsg.): Brennstofftechnische Arbeitsmappe, erschienen in: Energietechnik 39. Jg. Heft 3 März 1989.