ガス定数とは何ですか?

理想気体定数としても知られる気体定数(文字Rで表される)は、化学量論における圧力(P)、体積(V)、温度(T)、および気体のモル(n)の関数です。方程式。 方程式PV = nRTは理想気体の法則として知られています。 Rの値は、R =(PV)/(nT)を読み取るように方程式を並べ替えることで見つけることができます。 言い換えると、ガス定数は、ガスの圧力をその体積で乗算し、ガスのモル数で乗算し、その温度をケルビン単位で乗算したものです。

理想的なガスは仮想的なものであり、単純なガスの法則をすべて順守し、標準温度と圧力(STP)で22.4141リットルのモル体積を持ちます。これは273ケルビン、1気圧です。 ただし、STPでは、ほとんどのガスは理想的なガスのように動作するため、Rの値は通常0.0821 L atm / mol Kまたは8.3145 J / mol Kです。たとえば、理想的なガスの法則とガス定数を使用して圧力を求めることができます303ケルビンの15リットル容器に0.508モルの酸素を入れます。 体積、温度、モル数がわかっています。

P =(nRT)/ V =(0.508 mol x 0.0821 L atm x 303 K)/ 15.0 L mol K = 0.842 atm

ガスが低温または高圧になると、状況は変わります。 これらの条件下では、ガス分子が互いに接近してよりゆっくりと移動するため、ファンデルワールスと呼ばれる分子間力により、測定圧力が予想よりも低くなります。 分子が互いに近づくと、実際の分子の体積もガスの総体積のより高い割合になります。

実際のガスの挙動を補正するために、ファンデルワールスの方程式が作用します。 式(n 2 a)/ V 2は分子間引力を補正し、式nbは気体分子の体積を補正します。 一緒に、これらの用語はファンデルワールスの方程式を構成します。

[P +(n 2 a)/ V 2 ] x(V-nb)= nRT

式n 2 aおよびnbはファンデルワールス定数と呼ばれ、実験的に決定する必要があります。 ファンデルワールスの式は、ガスが高温または低圧の場合にのみ必要です。 ガスが室温以上で、数気圧未満の圧力の場合、理想的なガスの法則が適用されます。

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