Vad är gaskonstanten?
Gasskonstanten (representerad av bokstaven R), även känd som den ideala gaskonstanten, är en funktion av trycket (P), volym (V), temperatur (T) och mol av en gas (n) i en stökiometrisk ekvation. Ekvationen PV = nRT är känd som den ideala gaslagen. Värdet på R kan hittas genom att ordna om ekvationen för att läsa R = (PV) / (nT). Med andra ord är gaskonstanten trycket på gasen multiplicerat med dess volym, dividerat med antalet mol av gasen multiplicerat med dess temperatur i Kelvin.
Idealiska gaser är hypotetiska - de följer strikt alla enkla gaslagar och har en molvolym på 22.4141 liter vid standardtemperatur och tryck (STP), vilket är 273 Kelvin, 1 atmosfär. Vid STP uppträder emellertid de flesta gaser som ideala gaser, så värdet av R är i allmänhet 0,0821 L atm / mol K eller 8,3145 J / mol K. Exempelvis kan den ideala gaslagen och gaskonstanten användas för att hitta trycket av 0,508 mol syre i en 15 liters behållare vid 303 Kelvin. Volymen, temperaturen och antalet mol är kända.
P = (nRT) / V = (0,508 mol x 0,0821 l atm x 303 K) / 15,0 l mol K = 0,842 atm
Saker förändras när en gas är vid låg temperatur eller under högt tryck. Under dessa förhållanden rör sig gasmolekyler närmare varandra och långsammare, så intermolekylära krafter, kallad van der Waals, får det uppmätta trycket att vara lägre än väntat. När molekylerna är närmare varandra blir volymen för de faktiska molekylerna också en högre fraktion av gasens totala volym.
För att kompensera för verkliga gasers beteende kommer van der Waals-ekvationen in i spelet. Uttrycket (n2a) / V2 kompenserar för de intermolekylära attraktionskrafterna, och uttrycket nb kompenserar för volymen gasmolekyler. Tillsammans utgör dessa termer van der Waals-ekvationen:
[P + (n 2a) / V2] x (V-nb) = nRT
Uttryck n 2 a och nb kallas van der Waals-konstanter och måste bestämmas experimentellt. Van der Waals-ekvationen är endast nödvändig när gasen har hög temperatur eller lågt tryck. Om gasen är vid eller över rumstemperatur och vid ett tryck mindre än några atmosfärer, skulle den ideala gaslagen gälla.