已知温度 \(T\)、压强 \(P\) 以及混合气体各组分的摩尔分数 \(y_i\) 时，混合气体密度可由理想气体状态方程推导得出：
\[
\rho = \frac{P \cdot \overline{M}}{R T}
\]
其中：
- \(\rho\) —— 混合气体（单位：kg/m³ 或 g/L）；
- \(P\) —— 绝对压强（单位：Pa）；
- \(\overline{M}\) ——混合气体的平均摩尔质量单位：kg/mol 或 g/mol）；
- \(R\) —— 摩尔气体常数，常用 \(8.314\ \text{J/(mol·K)}\)；
- \(T\) 热力学温度（：K）。
平均摩尔质量overline{M}\)
\[
\overline{M} \sum{i=1}^{n} yi M_i
\]
其中 \(yi\) 为 \(i\) 的摩尔分数，\(Mi\) 组分 \(i\) 的摩尔质量。
使用步骤
- 确定混合气体中各组分摩尔分数 \(y_i\)；
- 查表或计算各组分的摩尔质量 \(M_i\)；
- 公式求得 \(\overline{M}\)；
- 将温度换算为开尔文（\(T = t^\circ\text{C} + 273.15\)）；
- 压强使用帕斯卡（若给的是 atm、bar 或 mmHg，需换算 Pa）；
- 将各值代入 \(\rho = \frac{P \overline{M}}{R T}\) 得到密度。
示例
已知空气在 25℃、1 atm 下，平均摩尔质量约为 \(.02897\ \text{kg/mol，则：
\[
\rho = \frac{101325 \times .02897}{8.314 \times298.15} \approx 1.184\ \text{/m}^3
\]
该公式适用于低压或高温下近似理想气体的混合气体。若压强很高或温度很低，需引入压缩因子 \(Z\) 修正公式变为：
\[
\rho = \frac{Poverline{M}}{Z R T}
\]
