Kaj je plinska konstanta?

Plinska konstanta (predstavljena s črko R), znana tudi kot idealna plinska konstanta, je funkcija tlaka (P), prostornine (V), temperature (T) in molov plina (n) v stehiometričnem enačba. Enačba PV = nRT je znana kot zakon idealnega plina. Vrednost R lahko najdete tako, da preuredite enačbo tako, da se glasi R = (PV) / (nT). Z drugimi besedami, plinska konstanta je tlak plina, pomnožen z njegovo prostornino, deljen s številom molov plina, pomnoženim z njegovo temperaturo v Kelvinih.

Idealni plini so hipotetični – strogo upoštevajo vse preproste plinske zakone in imajo molsko prostornino 22.4141 litra pri standardni temperaturi in tlaku (STP), kar je 273 Kelvinov, 1 atmosfera. Pri STP pa se večina plinov obnaša kot idealni plini, tako da je vrednost R na splošno 0.0821 L atm / mol K ali 8.3145 J / mol K. Na primer, zakon idealnega plina in plinsko konstanto se lahko uporabita za iskanje tlaka 0.508 molov kisika v 15-litrski posodi pri 303 Kelvinih. Prostornina, temperatura in število molov so znani.

P = (nRT) / V = ​​(0.508 mol x 0.0821 L atm x 303 K) / 15.0 L mol K = 0.842 atm
Stvari se spremenijo, ko je plin pri nizki temperaturi ali pod visokim tlakom. V teh pogojih se molekule plina gibljejo bližje skupaj in počasneje, zato medmolekularne sile, imenovane van der Waals, povzročijo, da je izmerjeni tlak nižji od pričakovanega. Ko so molekule bližje skupaj, postane tudi prostornina dejanskih molekul višji delež celotne prostornine plina.

Za kompenzacijo obnašanja resničnih plinov pride v poštev van der Waalsova enačba. Izraz (n2a) / V2 kompenzira medmolekulske privlačne sile, izraz nb pa kompenzira prostornino molekul plina. Ti izrazi skupaj sestavljajo van der Waalsovo enačbo:
[P + (n2a) / V2] x (V-nb) = nRT
Izraza n2a in nb imenujemo van der Waalsove konstante in ju je treba določiti eksperimentalno. Van der Waalsova enačba je potrebna le, če je plin pri visoki temperaturi ali nizkem tlaku. Če je plin pri sobni temperaturi ali nad njo in pod tlakom manj kot nekaj atmosfer, bi veljal zakon idealnega plina.