Co to jest stała gazu?

Stała gazu (reprezentowana przez literę R), znaną również jako stała gazu idealna, jest funkcją ciśnienia (p), objętości (v), temperatury (t) i moli gazu (n) w równaniu stechiometrycznym. Równanie PV = NRT jest znane jako idealne prawo gazu. Wartość R można znaleźć, zmieniając równanie do odczytu r = (pv) / (nt). Innymi słowy, stała gazu jest ciśnieniem gazu pomnożonego przez jego objętość, podzieloną przez liczbę moli gazu pomnożonego przez jego temperaturę w Kelvins.

Gazy idealne są hipotetyczne - ściśle przestrzegają wszystkich prostych przepisów gazowych i mają molową objętość 22,4141 litrów przy standardowej temperaturze i ciśnieniu (STP), czyli 273 Kelvin, 1 atmosfera. Jednak w STP większość gazów zachowuje się jak gazy idealne, więc wartość R wynosi zwykle 0,0821 L ATM / mol K lub 8,3145 J / mol K. Na przykład prawo gazu idealnego i stałą gazu można wykorzystać do znalezienia ciśnienia 0,508 mole tlenu w 15 -litrowym pojemniku przy 303 Kelvin. VOLUME, temperatura i liczba moli są znane.

p = (nrt) / v = (0,508 mol x 0,0821 L atm x 303 k) / 15,0 l mol k = 0,842 atm

Rzeczy zmieniają się, gdy gaz jest w niskiej temperaturze lub pod wysokim ciśnieniem. W tych warunkach cząsteczki gazu zbliżają się do siebie i wolniej, więc siły międzycząsteczkowe, zwane van der Waals, powodują niższe ciśnienie zmierzone niż oczekiwano. Gdy cząsteczki są bliżej siebie, objętość rzeczywistych cząsteczek staje się również wyższym ułamkiem całkowitej objętości gazu.

Aby zrekompensować zachowanie prawdziwych gazów, wchodzi równanie Van der Waalsa. Wyrażenie (n ^{2 a)/v 2 kompensuje siły międzycząsteczkowe przyciągania, a ekspresja NB kompensuje objętość cząsteczek gazu. Razem te warunki stanowią równanie van der Waals:}

[p + (n < ^{2 a)/v 2 ]x (v-nb) = nrt}

Wyrażenia n ^{2 a i NB są nazywane stałymi van der waals i muszą być określone eksperymentalnie. Równanie Van der Waalsa jest konieczne tylko wtedy, gdy gaz jest w wysokiej temperaturze lub niskim ciśnieniu. Jeśli gaz znajduje się w temperaturze pokojowej lub nad ciśnieniem mniejszym niż kilka atmosfery, zastosowano idealne prawo gazowe.}