Co je plynová konstanta?
Plynová konstanta (představovaná písmenem R), známá také jako ideální plynová konstanta, je funkcí tlaku (P), objemu (V), teploty (T) a molů plynu (n) ve stechiometrické rovnice. Rovnice PV = nRT je znám jako zákon ideálního plynu. Hodnotu R lze nalézt změnou uspořádání rovnice na R = (PV) / (nT). Jinými slovy, plynová konstanta je tlak plynu vynásobený jeho objemem, dělený počtem molů plynu vynásobeným jeho teplotou v Kelvinech.
Ideální plyny jsou hypotetické - přísně dodržují všechny jednoduché zákony o plynech a mají molární objem 22,4141 litrů při standardní teplotě a tlaku (STP), což je 273 kelvinů, 1 atmosféra. U STP se však většina plynů chová jako ideální plyny, takže hodnota R je obecně 0,0821 L atm / mol K nebo 8,3145 J / mol K. Například k nalezení tlaku lze použít zákon o ideálním plynu a konstantu plynu z 0,508 molů kyslíku v kontejneru 15 litrů na 303 stupňů Kelvina. Objem, teplota a počet molů jsou známy.
P = (nRT) / V = (0,508 mol x 0,0821 L atm x 303 K) / 15,0 L mol K = 0,842 atm
Věci se mění, když je plyn nízký nebo vysoký tlak. Za těchto podmínek se molekuly plynu přibližují k sobě a pomaleji, takže intermolekulární síly, nazývané van der Waals, způsobují, že měřený tlak bude nižší, než se očekávalo. Když jsou molekuly blíže k sobě, objem skutečných molekul také stává vyšší podíl celkového objemu plynu.
Pro kompenzaci za chování reálných plynů, van der Waalsovy rovnice vstoupí do hry. Exprese (n2a) / V2 kompenzuje intermolekulární síly přitažlivosti a exprese nb kompenzuje objem molekul plynu. Tyto výrazy společně tvoří van der Waalsovu rovnici:
[P + (n 2 a) / V 2] x (V-Nb) = nRT
Výrazy n 2a a nb jsou nazývány van der Waalsovy konstanty, a musí být stanovena experimentálně. Van der Waalsovy rovnice je nutné pouze tehdy, když je plyn o vysoké teplotě nebo nízkém tlaku. Pokud je plyn při pokojové teplotě nebo nad ní a při tlaku nižším než několik atmosfér, použije se zákon o ideálním plynu.