Densità CO2

La densità della CO₂ dipende dalla temperatura e dalla pressione. In particolare, alla temperatura di 0 gradi Celsius e alla pressione di 1 atmosfera, la densità dell'anidride carbonica vale circa 1,964 chilogrammi al metro cubo.

L'anidride carbonica (CO₂) è un gas le cui molecole sono formate da un atomo di carbonio (C) e due atomi di ossigeno (O₂); è considerata il principale gas serra e viene prodotta durante la respirazione e nella maggior parte delle combustioni.

La CO₂ è una delle principali componenti dell'atmosfera terrestre dopo azoto, ossigeno e argon, ed è il gas con la densità maggiore tra di essi.

Densità della CO₂ in kg/dm³ e in g/cm³

Il più delle volte si preferisce esprimere la densità di una sostanza in kg/m³, ossia usando le unità di misura fondamentali del Sistema Internazionale per massa e volume.

Per esprimere i valori della densità dell'anidride carbonica in chilogrammi al decimetro cubo (kg/dm³) o in grammi al centimetro cubo (g/cm³) basta convertire la densità in kg/m³ nell'unità di misura desiderata, moltiplicando o dividendo per uno specifico fattore di conversione.

Poiché 1 metro cubo equivale a 1000 decimetri cubi:

Analogamente, ricordando che 1 kg equivale a 10³ grammi e che 1 metro cubo corrisponde a 10⁶ centimetri cubi:

Ciò implica che la densità della CO₂ in kg/dm³ e in g/cm³ si calcola dividendo per 1000, oppure moltiplicando per 10^-3, la densità espressa in kg/m³. Più esplicitamente:

• la densità della CO₂ in chilogrammi al decimetro cubo è di 0,001964 kg/dm³, che si preferisce esprimere in notazione scientifica come 1,964×10^-3 kg/dm³

• la densità della CO₂ in grammi al centimetro cubo è di 0,001964 g/cm³, o equivalentemente di 1,964×10^-3 g/cm³

Formula per il calcolo della densità della CO₂

La densità dell'anidride carbonica dipende dalla pressione e dalla temperatura, come d'altronde avviene per tutti i gas, e in particolare:

- a parità di pressione, se la temperatura aumenta la densità diminuisce;

- a parità di temperatura, se la pressione aumenta anche la densità aumenta.

Per quel che riguarda la formula, la densità della CO₂ è uguale al prodotto tra la massa molare della CO₂ e la pressione, il tutto fratto il prodotto tra la costante universale dei gas e la temperatura.

Se indichiamo con la massa molare dell'anidride carbonica, con la pressione, con la temperatura e con la costante universale dei gas, la densità della CO₂ è data da:

Attenzione però! Per ottenere la densità in kg/m³ si devono esprimere:

• la massa molare in ;

• la pressione in pascal (Pa);

• la temperatura in kelvin (K);

• la costante universale dei gas in , il cui valore approssimato alla terza cifra decimale è dato da

Osserviamo che la precedente formula non è altro che una rielaborazione della legge dei gas ideali:

dove indica il numero di moli che costituiscono il gas. La massa infatti può essere espressa come prodotto tra massa molare (massa di 1 mole della sostanza) e numero di moli, dunque basta sostituire il numero di moli con il rapporto tra massa totale e massa molare.

Esempio sul calcolo della densità della CO₂

Calcolare la densità della CO₂ alla temperatura di 15 °C e alla pressione di 1 atm.

Svolgimento: per prima cosa esprimiamo la temperatura in kelvin e la pressione in pascal.

Per convertire i gradi Celsius in kelvin basta sommare 273,15:

Per convertire le atmosfere in pascal si deve moltiplicare per 101325:

A questo punto ricordiamo che la massa molare della CO₂ è 44,01 g/mol, che equivalgono a 0,04401 kg/mol

Abbiamo ora tutto quello che serve per calcolare la densità della CO₂ alla temperatura di 15 °C e alla pressione di 1 atm

Calcoliamo i prodotti e semplifichiamo le unità di misura:

Dalle definizioni di pascal (Pa) e di joule (J) sappiamo che

dunque

Abbiamo così ricavato che la densità della CO₂ alla pressione di 1 atm e alla temperatura di 15 °C è di circa 1,861 kg/m³.

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Ci fermiamo qui. Per vedere nel dettaglio come ricavare la formula della densità al variare di pressione e temperatura ti rimandiamo all'approfondimento sulla densità dei gas.