Углекислый газ – это молекулы, состоящие из одного атома углерода и двух атомов кислорода, общая масса которых равна приблизительно 44 г/моль. Воздух, в свою очередь, состоит главным образом из двух газов – кислорода и азота, общая масса которых равна приблизительно 29 г/моль. Кроме того, в воздухе находятся другие газы, такие как аргон, гелий, неон и др., но их количество не превышает нескольких процентов и не существенно влияет на вес воздуха.
Таким образом, молекулы углекислого газа тяжелее молекул кислорода и азота, которые составляют основную массу воздуха. Несмотря на то, что молекулы кислорода и азота содержат меньше атомов, чем молекулы углекислого газа, их молекулярная масса все же меньше.
При этом, следует отметить, что плотность углекислого газа тоже выше, чем у кислорода и азота. Степень сжимаемости газа, измеряемая коэффициентом сжимаемости, зависит в основном от его молекулярной массы и давления, при котором он находится. Чем выше молекулярная масса газа, тем ниже его коэффициент сжимаемости, то есть он менее сжимаем. При одинаковом давлении углекислый газ занимает меньший объем, чем кислород и азот, что также указывает на его большую плотность.
Кроме того, углекислый газ более растворим в воде, чем кислород и азот. Это связано с тем, что молекулы углекислого газа имеют полярную структуру, тогда как молекулы кислорода и азота не имеют такой структуры. Из-за этого углекислый газ легче растворяется в воде и образует кислотные соединения.
Таким образом, три основных фактора, почему углекислый газ тяжелее воздуха – это его молекулярная масса, плотность и растворимость в воде. При этом важно отметить, что хотя углекислый газ и является более тяжелым, он все же легковесен в сравнении с другими газами, такими как ксенон и радон, молекулярная масса которых гораздо выше.