Co to jest stała gazowa?
Stała gazu (reprezentowana literą R), znana również jako idealna stała gazu, jest funkcją ciśnienia (P), objętości (V), temperatury (T) i moli gazu (n) w stechiometryce równanie. Równanie PV = nRT jest znane jako prawo gazu doskonałego. Wartość R można znaleźć, przestawiając równanie na odczyt R = (PV) / (nT). Innymi słowy, stała gazu to ciśnienie gazu pomnożone przez jego objętość, podzielone przez liczbę moli gazu pomnożoną przez jego temperaturę w kelwinach.
Gazy idealne są hipotetyczne - ściśle przestrzegają wszystkich prostych praw dotyczących gazu i mają objętość molową 22,4141 litrów przy standardowej temperaturze i ciśnieniu (STP), która wynosi 273 kelwinów, 1 atmosfera. Jednak w STP większość gazów zachowuje się jak gazy idealne, więc wartość R wynosi na ogół 0,0821 L atm / mol K lub 8,3145 J / mol K. Na przykład do znalezienia ciśnienia można zastosować prawo gazu doskonałego i stałą gazu 0,508 mola tlenu w 15 litrowym pojemniku przy 303 kelwinach. Objętość, temperatura i liczba moli są znane.
P = (nRT) / V = (0,508 mola x 0,0821 l atm x 303 K) / 15,0 l mol K = 0,842 atm
Rzeczy zmieniają się, gdy gaz ma niską temperaturę lub wysokie ciśnienie. W tych warunkach cząsteczki gazu zbliżają się do siebie i wolniej, więc siły międzycząsteczkowe, zwane van der Waalsa, powodują, że zmierzone ciśnienie jest niższe niż oczekiwano. Kiedy cząsteczki są bliżej siebie, objętość rzeczywistych cząsteczek staje się również wyższym ułamkiem całkowitej objętości gazu.
Aby zrekompensować zachowanie prawdziwych gazów, w grę wchodzi równanie van der Waalsa. Wyrażenie (n 2 a) / V2 kompensuje międzycząsteczkowe siły przyciągania, a wyrażenie nb kompensuje objętość cząsteczek gazu. Łącznie te terminy składają się na równanie van der Waalsa:
[P + (n 2 a) / V 2 ] x (V-nb) = nRT
Wyrażenia n 2a i nb są nazywane stałymi van der Waalsa i muszą być określone eksperymentalnie. Równanie van der Waalsa jest konieczne tylko wtedy, gdy gaz ma wysoką temperaturę lub niskie ciśnienie. Jeśli gaz ma temperaturę pokojową lub wyższą i jest pod ciśnieniem mniejszym niż kilka atmosfer, zastosowanie miałaby zasada gazu doskonałego.