Hvad er gaskonstanten?
Gasskonstanten (repræsenteret ved bogstavet R), også kendt som den ideelle gaskonstant, er en funktion af trykket (P), volumen (V), temperatur (T) og mol af en gas (n) i en støkiometrisk ligning. Ligningen PV = nRT er kendt som den ideelle gaslov. Værdien af R kan findes ved at omorganisere ligningen til at læse R = (PV) / (nT). Med andre ord er gaskonstanten trykket på gassen ganget med dens volumen divideret med antallet af mol af gassen ganget med dens temperatur i Kelvins.
Ideelle gasser er hypotetiske - de overholder nøje alle enkle gaslover og har et molvolumen på 22.4141 liter ved standardtemperatur og tryk (STP), hvilket er 273 Kelvin, 1 atmosfære. Ved STP opfører de fleste gasser sig imidlertid som ideelle gasser, så værdien af R er generelt 0,0821 L atm / mol K eller 8,3145 J / mol K. F.eks. Kan den ideelle gaslov og gaskonstanten bruges til at finde trykket på 0,508 mol ilt i en beholder på 15 liter ved 303 Kelvin. Volumen, temperatur og antal mol er kendt.
P = (nRT) / V = (0,508 mol x 0,0821 l atm x 303 K) / 15,0 l mol K = 0,842 atm
Ting ændrer sig, når en gas er ved en lav temperatur eller under højt tryk. Under disse forhold bevæger gasmolekyler sig tættere på hinanden og langsommere, så intermolekylære kræfter, kaldet van der Waals, får det målte tryk til at være lavere end forventet. Når molekylerne er tættere på hinanden, bliver volumenet af de faktiske molekyler også en højere fraktion af det samlede volumen af gassen.
For at kompensere for virkelige gassers opførsel kommer van der Waals-ligningen i spil. Ekspressionen (n2a) / V2 kompenserer for de intermolekylære tiltrækningskræfter, og ekspressionen nb kompenserer for volumenet af gasmolekyler. Tilsammen udgør disse udtryk van der Waals-ligningen:
[P + (n 2 a) / V 2 ] x (V-nb) = nRT
Udtrykkene n2a og nb kaldes van der Waals-konstanter og skal bestemmes eksperimentelt. Van der Waals-ligningen er kun nødvendig, når gassen er ved en høj temperatur eller lavt tryk. Hvis gassen er ved eller over stuetemperatur og ved et tryk på mindre end et par atmosfærer, ville den ideelle gaslov gælde.