Η σταθερά του αερίου είναι η γενική σταθερά σε μια εξίσωση αέριας κατάστασης που είναι ίση με το γινόμενο της πίεσης και του όγκου ενός mol διαιρούμενο με την απόλυτη θερμοκρασία.

Άλλες επιστημονικές ονομασίες για την αέρια σταθερά είναι Molar Gas Constant, Universal Gas Constant και Ideal Gas Constant. Το γράμμα R/r το αντιπροσωπεύει. Η σταθερά του αερίου είναι παρόμοια με τη σταθερά Boltzman, ωστόσο εκφράζεται ως ενέργεια ανά βαθμό αύξησης της θερμοκρασίας ανά mole.

Η σταθερά αερίου είναι ένα ουσιαστικό συστατικό σε μια σειρά από νόμους και αρχές της φυσικής. Χρησιμοποιείται ως βασικό στοιχείο σε εξισώσεις και ως σταθερά συνδυασμού σε πολλούς νόμους.

Τιμή του r σε atm

Τώρα θα ρίξουμε μια πιο βαθιά ματιά στο τι εννοούμε με τον όρο atm, πώς να υπολογίσουμε την τιμή της καθολικής σταθεράς αερίου και, τέλος, στην τιμή r σε atm και nm-²  

atm

Η τυπική ατμόσφαιρα είναι ίδια με τη μέση ατμοσφαιρική πίεση στο επίπεδο της θάλασσας. Είναι ίση με την πίεση που ασκεί μια κατακόρυφη στήλη υδραργύρου ύψους 760 mm (29,9213 ίντσες) (όπως σε ένα βαρόμετρο). Τα 101.325 πασκάλ, ή τα newtons δύναμης ανά τετραγωνικό μέτρο, είναι ίσα με μια τυπική ατμόσφαιρα, συχνά γνωστή ως μία ατμόσφαιρα (περίπου 14,7 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα).

Ένα βαρόμετρο χρησιμοποιείται συχνά για τη μέτρηση της ατμοσφαιρικής πίεσης. Καθώς το βάρος της ατμόσφαιρας αλλάζει, μια στήλη υδραργύρου σε έναν γυάλινο σωλήνα ανεβαίνει ή πέφτει σε ένα βαρόμετρο. Το ύψος στο οποίο ανεβαίνει ο υδράργυρος χρησιμοποιείται από τους μετεωρολόγους για τον προσδιορισμό της ατμοσφαιρικής πίεσης.

Στους 15 βαθμούς Κελσίου, μια ατμόσφαιρα (atm) είναι μονάδα μέτρησης ίση με τη μέση ατμοσφαιρική πίεση στο επίπεδο της θάλασσας (59 βαθμοί Φαρενάιτ). Μια ατμόσφαιρα περιέχει 1.013 millibar υδραργύρου ή 760 χιλιοστά (29,92 ίντσες)

Το Ντενάλι της Αλάσκας έχει περίπου τη μισή ατμοσφαιρική πίεση της Χονολουλού της Χαβάης. Η Χονολουλού είναι μια πόλη στο επίπεδο της θάλασσας. Το Denali, κοινώς γνωστό ως Mount McKinley, είναι το ψηλότερο βουνό της Βόρειας Αμερικής. Καθώς η πίεση πέφτει, το ίδιο μειώνεται και η ποσότητα του οξυγόνου που είναι προσβάσιμη για την αναπνοή. Σε εξαιρετικά υψηλά υψόμετρα, το διαθέσιμο οξυγόνο και η πίεση του αέρα είναι τόσο χαμηλά που τα άτομα μπορεί να αρρωστήσουν και ίσως να πεθάνουν.

R

Κατά την κατασκευή του γενικού νόμου των αερίων, προκύπτει μια θεμελιώδης φυσική σταθερά. Η πίεση p επί τον όγκο V του αερίου διαιρεμένη με την απόλυτη θερμοκρασία του για ένα ιδανικό αέριο (περίπου τα περισσότερα πραγματικά αέρια που δεν είναι εξαιρετικά συμπιεσμένα ή στο σημείο υγροποίησης).

Όταν ένα από αυτά τα τρία αλλάζει για μια δεδομένη ποσότητα αερίου, τουλάχιστον ένα από τα άλλα δύο αλλάζει για να διατηρείται σταθερή η εξίσωση ΦΒ/Τ. Επιπλέον, η σταθερά ισχύει για όλα τα αέρια εάν η μάζα του αερίου που συγκρίνεται είναι ένα mole ή ένα μοριακό βάρος σε γραμμάρια.

Η καθολική σταθερά αερίου R έχει τις διαστάσεις της ενέργειας ανά βαθμό ανά mole. Το R είναι 8,3144598 τζάουλ ανά kelvin (K) ανά mole στο σύστημα των μετρικών κιλών του δευτερολέπτου.

Η σταθερά αερίου είναι ένα ουσιαστικό συστατικό σε μια σειρά από νόμους και αρχές της φυσικής. Χρησιμοποιείται ως βασικό στοιχείο σε εξισώσεις και ως σταθερά συνδυασμού σε πολλούς νόμους.

1. Νόμος του Boyle – Καθώς ο όγκος (V) ενός αερίου μειώνεται, η πίεση (P) του αερίου αυξάνεται. Μπορεί να δηλωθεί μαθηματικά καθώς το P είναι αντιστρόφως ανάλογο του V.

2. Charles Law – Παρά τη σταθερή πίεση, ο όγκος ενός αερίου αυξάνεται καθώς η θερμοκρασία (T) αυξάνεται. Ως αποτέλεσμα, το V είναι μαθηματικά ανάλογο του T.

3. Νόμος του Avogadro – Στην ίδια θερμοκρασία και πίεση, όλα τα αέρια έχουν τον ίδιο αριθμό μορίων.

4. Ο νόμος του Gay Lussac – Όταν ο όγκος διατηρείται σταθερός, η πίεση μιας δεδομένης ποσότητας αερίου αλλάζει απευθείας με την απόλυτη θερμοκρασία του αερίου.

Η ονομαστική σταθερή τιμή που χρησιμοποιείται για να τονίσει τις σχέσεις μεταξύ της κλίμακας ενέργειας και θερμοκρασίας είναι η σταθερή τιμή του αερίου. Η σταθερή τιμή της αναλογικότητας είναι ένα mole σε μια ορισμένη θερμοκρασία. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η σταθερά αερίου είναι το αποτέλεσμα ενός μείγματος νόμων που έχει ως αποτέλεσμα την τελική τιμή του R. (σταθερά αερίου).

R =8,3144598(48) J⋅mol−¹⋅K−¹

Πώς να υπολογίσετε την τιμή της καθολικής σταθεράς αερίου

Μπορούμε να το κάνουμε με τους παρακάτω τρόπους-

Η σταθερά αερίου είναι η φυσική σταθερά στην εξίσωση του νόμου του ιδανικού αερίου.

PV=nRT

Το P σημαίνει πίεση, V για όγκο, n για moles και T για θερμοκρασία. Μπορείτε να λύσετε για το R αναδιατάσσοντας την εξίσωση:

R=PV/nT

τιμή του R σε atm και nm-²

Σε atm- 8,20578 x 10-² L atm K-¹ mol-¹

Σε nm-²– 8.314 J/Mol. K

Συμπέρασμα-

Σε αυτό το άρθρο διαβάσαμε τι εννοούμε ως καθολική σταθερά αερίου, atm, πώς να υπολογίσουμε την τιμή του R σε atm και nm-² και, τέλος, είδαμε την τιμή του R σε διαφορετικά μέσα. Είναι σημαντικό μόνο εάν θέλετε να συνδέσετε την πίεση, τον όγκο, τα mole ή τη θερμοκρασία ενός αερίου με οποιαδήποτε από τις άλλες ποσότητες. Είναι μια σταθερά αναλογικότητας για τον λόγο PV/nT, όπου P είναι πίεση, V είναι όγκος, n είναι moles αερίου και T είναι θερμοκρασία Kelvin.