Wat is de gasconstante?
De gasconstante (voorgesteld door de letter R), ook bekend als de ideale gasconstante, is een functie van de druk (P), volume (V), temperatuur (T) en mol van een gas (n) in een stoïchiometrische vergelijking. De vergelijking PV = nRT staat bekend als de ideale gaswet. De waarde van R kan worden gevonden door de vergelijking opnieuw te rangschikken om R = (PV) / (nT) te lezen. Met andere woorden, de gasconstante is de druk van het gas vermenigvuldigd met zijn volume, gedeeld door het aantal mol van het gas vermenigvuldigd met zijn temperatuur in Kelvin.
Ideale gassen zijn hypothetisch - ze voldoen strikt aan alle eenvoudige gaswetten en hebben een molvolume van 22.4141 liter bij standaard temperatuur en druk (STP), dat is 273 Kelvin, 1 atmosfeer. Bij STP gedragen de meeste gassen zich echter als ideale gassen, dus de waarde van R is in het algemeen 0,0821 L atm / mol K of 8,3145 J / mol K. De ideale gaswet en de gasconstante kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt om de druk te vinden van 0.508 mol zuurstof in een 15 liter container bij 303 Kelvin. Het volume, de temperatuur en het aantal mol zijn bekend.
P = (nRT) / V = (0.508 mol x 0.0821 L atm x 303 K) / 15.0 L mol K = 0.842 atm
Dingen veranderen wanneer een gas op lage temperatuur of onder hoge druk staat. Onder deze omstandigheden bewegen gasmoleculen dichter en langzamer naar elkaar toe, waardoor intermoleculaire krachten, van der Waals genoemd, ervoor zorgen dat de gemeten druk lager is dan verwacht. Wanneer de moleculen dichter bij elkaar staan, wordt het volume van de werkelijke moleculen ook een hogere fractie van het totale volume van het gas.
Om het gedrag van echte gassen te compenseren, komt de vergelijking van van der Waals in het spel. De uitdrukking (n2a) / V2 compenseert de intermoleculaire aantrekkingskrachten en de uitdrukking nb compenseert het volume van gasmoleculen. Samen vormen deze termen de vergelijking van van der Waals:
[P + (n 2a ) / V 2 ] x (V-nb) = nRT
De uitdrukkingen n2a en nb worden van der Waals-constanten genoemd en moeten experimenteel worden bepaald. De Van der Waals-vergelijking is alleen nodig als het gas op hoge temperatuur of lage druk staat. Als het gas op of boven kamertemperatuur is en onder een druk van minder dan een paar atmosfeer, zou de ideale gaswet van toepassing zijn.