Ideal Gas Constant (R) – Καθολική σταθερά αερίου

Η σταθερά αερίου (R) είναι μια σταθερά αναλογικότητας που χρησιμοποιείται στον νόμο του ιδανικού αερίου και στην εξίσωση Nernst. Ονομάζεται επίσης ιδανική σταθερά αερίου, καθολική σταθερά αερίου ή μοριακή σταθερά αερίου. Βασικά, η σταθερά του αερίου είναι ίδια με τη σταθερά του Boltzmann (k), με τη διαφορά ότι η σταθερά αερίου περιλαμβάνει τον αριθμό του Avogadro (N_A ):

R =NA_k

Η σταθερά του αερίου είναι σε μονάδες ενέργειας ανά θερμοκρασία ανά mole, ενώ η σταθερά Boltzmann έχει μονάδες ενέργειας ανά θερμοκρασία ανά σωματίδιο.

Ιδανική εξίσωση αερίου και εξίσωση Nernst

Η εξίσωση ιδανικού αερίου συσχετίζει την πίεση και τον όγκο ενός ιδανικού αερίου με τον αριθμό των γραμμομορίων και τη θερμοκρασία:

PV =nRT

Εδώ, το P είναι η πίεση, το V είναι ο όγκος, το n είναι ο αριθμός γραμμομορίων ενός ιδανικού αερίου, το R είναι η σταθερά του αερίου και το T είναι η θερμοκρασία.

Η εξίσωση Nernst συσχετίζει το δυναμικό αναγωγής ενός ημικύτταρου με το τυπικό δυναμικό ηλεκτροδίου, τη θερμοκρασία, τα mol ηλεκτρονίων, τη σταθερά του Faraday και το πηλίκο αντίδρασης:

E =E – (RT/nF)lnQ

Εδώ, E είναι το δυναμικό του κυττάρου, E είναι το τυπικό δυναμικό κυψέλης, R είναι η σταθερά αερίου, T είναι η θερμοκρασία, n είναι ο αριθμός των mol ηλεκτρονίων που ανταλλάσσονται, F είναι η σταθερά του Faraday και Q είναι το πηλίκο της αντίδρασης.

Σταθερή τιμή αερίου σε διαφορετικές μονάδες

Το 2019, ο επαναπροσδιορισμός αρκετών βασικών μονάδων SI περιελάμβανε τη σταθερά αερίου. Η σταθερά του αερίου ορίζεται τώρα ακριβώς ως 8,31446261815324 J⋅K⋅mol. Ωστόσο, υπάρχουν πολλές διαφορετικές τιμές σταθερών αερίων, ανάλογα με τις επιθυμητές μονάδες.

Τιμή του R	Μονάδες
8.31446261815324	J⋅K⋅mol
8.31446261815324	m⋅Pa⋅K⋅mol
8.31446261815324	kg⋅m·K⋅mols
8.31446261815324	L⋅Pa⋅K⋅mol
8.31446261815324	L⋅bar⋅K⋅mol
0.082057366080960	L⋅atm⋅K⋅mol
0.730240507295273	atm⋅ft⋅lb⋅mol°R
10.731557089016	psi⋅ft⋅⋅lb⋅mol°R
0.082057366080960	L⋅atm⋅K⋅mol

Γιατί το R είναι το σύμβολο της σταθεράς αερίου

Είναι εύκολο να υποθέσουμε ότι το σύμβολο της σταθεράς αερίου είναι R για να τιμήσουμε τον Γάλλο χημικό Henri Victor Regnault. Εξάλλου, η Regnault πραγματοποίησε τα πειράματα που χρησιμοποιήθηκαν για τον προσδιορισμό της σταθεράς. Ωστόσο, η προέλευση του συμβόλου είναι άγνωστη.

Ειδική σταθερά αερίου

Η συγκεκριμένη σταθερά αερίου ή η μεμονωμένη σταθερά αερίου αντιστοιχεί επίσης με το σύμβολο R, αλλά εξαρτάται από το συγκεκριμένο αέριο και το μοριακό του βάρος. Αυτή η σταθερά είναι ανεξάρτητη από τη θερμοκρασία. Στη μηχανική, R είναι η συγκεκριμένη σταθερά αερίου, ενώ R_u είναι η καθολική σταθερά αερίου:

R =R_u /M_αέριο

Οι πίνακες παραθέτουν τις τιμές για τα κοινά αέρια. Η μονάδα SI για τη συγκεκριμένη σταθερά αερίου είναι J/kg K.

Αναφορές

• Jensen, William B. (Ιούλιος 2003). «Η καθολική σταθερά αερίου R ". J. Chem. Εκπαιδεύω . 80 (7):731. doi:10.1021/ed080p731
• Moran, M; Shapiro, Η. Ν., et αϊ. (2014). Βασικές αρχές της Τεχνικής Θερμοδυναμικής (8η έκδ.). Wiley. ISBN 978-1118412930