Costante dei gas

La costante dei gas (o costante universale dei gas), simboleggiata dalla lettera ${\displaystyle R}$ è una costante che mette in relazione la pressione ${\displaystyle p}$, la temperatura ${\displaystyle T}$ (espressa in kelvin), il volume ${\displaystyle V}$ e la quantità di sostanza ${\displaystyle N}$, secondo l'equazione:

${\displaystyle pV=NRT}$

Costante dei gas
Simbolo	R
Valore	8,314462618... J / mol K
Campo	numeri razionali

nota come equazione di stato dei gas perfetti in quanto riferita a un ipotetico gas ideale, composto da sole particelle puntiformi prive di interazioni attrattive o repulsive tra loro. R rappresenta il lavoro che ${\displaystyle 1}$ mole di gas compie quando si espande in seguito all'aumento di temperatura pari a ${\displaystyle 1}$ kelvin a pressione ${\displaystyle p}$ costante.

Valore della costante dei gas[1]	Unità di misura
8,314462618...	J K−1 mol−1
0,082057338(47)	L atm K−1 mol−1
0,08314462618...	L bar K−1 mol−1
8,2057338(47) × 10−5	m3 atm K−1 mol−1
8,314462618...	cm3 MPa K−1 mol−1
8,314462618...	L kPa K−1 mol−1
8,314462618...	m3 Pa K−1 mol−1
8314,462618...	L Pa K−1 mol−1
62.363577(36)	L mmHg K−1 mol−1
62.363577(36)	L Torr K−1 mol−1
83,14462618...	L mbar K−1 mol−1
1,9872036(11)	cal K−1 mol−1
6,132440	lbf ft K−1 g mol−1
10,7316	ft3 psi °R−1 lb-mol−1
8,617 × 10−5	eV K−1 atom−1
0,7302	ft3 atm °R−1 lb-mol−1

Il valore esatto è calcolato usando la costante di Boltzmann (dove ${\displaystyle N_{\mathrm {A} }}$ è la costante di Avogadro):

${\displaystyle R=N_{\mathrm {A} }\,k_{\mathrm {B} }=8{,}314\,462\,618\,153\,24~{\frac {\mathrm {J} }{\mathrm {mol~K} }}}$

Dall'equazione di stato, mantenendo costanti la temperatura, la pressione o il volume si ottengono le equazioni empiriche sviluppate da Boyle, Charles e Gay-Lussac (rispettivamente per le trasformazioni isoterme, isobare e isocore).

Costante dei gas specifica

La costante dei gas specifica sia per un gas sia per una miscela di gas (${\displaystyle {\bar {R}}}$) è data dalla costante universale dei gas R divisa per la massa molare del gas o della miscela di gas (mm):

${\displaystyle {\bar {R}}={\frac {R}{mm}}}$,

e l'equazione di stato dei gas perfetti si riscrive nella forma:

${\displaystyle {\frac {p}{\rho }}={\bar {R}}T}$

dove con ${\displaystyle \rho }$ si è indicata la densità. È comune rappresentare la costante dei gas specifica con il simbolo ${\displaystyle R}$. In questi casi il contesto o le unità di misura di ${\displaystyle R}$ dovrebbero chiarire a quale delle sue costanti si faccia riferimento. Per esempio l'equazione della velocità del suono in un gas è usualmente scritta in termini della costante specifica.

La costante specifica per l'aria secca è:^[2]

${\displaystyle {\bar {R}}=287\mathrm {,} 052874\;{\frac {\mbox{J}}{{\mbox{kg}}\,{\mbox{K}}}}=0\mathrm {,} 287\;{\frac {\mbox{kJ}}{{\mbox{kg}}\,{\mbox{K}}}}}$