Kas ir gāzes konstante?

Ideālas gāzes ir hipotētiskas — tās stingri ievēro visus vienkāršos gāzes likumus, un to molārais tilpums standarta temperatūrā un spiedienā (STP) ir 22.4141 litri, kas ir 273 kelvini, 1 atmosfēra. Tomēr STP lielākā daļa gāzu darbojas kā ideālas gāzes, tāpēc R vērtība parasti ir 0.0821 L atm/mol K vai 8.3145 J/mol K. Piemēram, ideālās gāzes likumu un gāzes konstanti var izmantot, lai noteiktu spiedienu. 0.508 moli skābekļa 15 litru traukā pie 303 Kelvina. Ir zināms tilpums, temperatūra un molu skaits.

P = (nRT) / V = ​​(0.508 mol x 0.0821 L atm x 303 K) / 15.0 L mol K = 0.842 atm

Lietas mainās, ja gāzei ir zema temperatūra vai augsts spiediens. Šādos apstākļos gāzes molekulas virzās tuvāk viena otrai un lēnāk, tāpēc starpmolekulārie spēki, ko sauc par van der Waals, izraisa izmērīto spiedienu, kas ir zemāks, nekā paredzēts. Kad molekulas atrodas tuvāk viena otrai, faktisko molekulu tilpums arī kļūst par lielāku daļu no kopējā gāzes tilpuma.

Lai kompensētu reālu gāzu uzvedību, tiek izmantots van der Vālsa vienādojums. Izteiksme (n2a) / V2 kompensē starpmolekulāros pievilkšanās spēkus, un izteiksme nb kompensē gāzes molekulu tilpumu. Šie termini kopā veido van der Vālsa vienādojumu:

[P + (n2a) / V2] x (V-nb) = nRT

Izteiksmes n2a un nb sauc par van der Vālsa konstantēm, un tās ir jānosaka eksperimentāli. Van der Vālsa vienādojums ir nepieciešams tikai tad, ja gāzei ir augsta temperatūra vai zems spiediens. Ja gāze ir istabas temperatūrā vai augstāka un tās spiediens ir mazāks par dažām atmosfērām, tiek piemērots ideālās gāzes likums.