Gāzu konstante

Par gāzu konstanti sauc gan universālo gāzu konstanti, gan specifisko gāzu konstanti. Universālā gāzu konstante ${\displaystyle R}$ ir Bolcmaņa konstantes molārais ekvivalents^[1] un skaitliski ir vienāda ar viena mola ideālas gāzes izplešanās darbu izobāriskā procesā, temperatūrai palielinoties par 1 K^[2]. Specifiskā gāzu konstante ${\displaystyle R_{spec}}$ ir gāzu konstante, kas atkarīga no konkrētās gāzes molekulmasas^[3], tātad atbilst reālai gāzei. Gāzu konstanti izsaka vienībās enerģija uz vielas daudzumu, reizinātu ar temperatūras pieaugumu (piemēram, J/(mol⋅K)^[4]).

Saistība ar Bolcmaņa konstanti

${\displaystyle R=k_{B}N_{A}}$ , kur ${\displaystyle R}$ ir universālā gāzu konstante, ${\displaystyle k_{B}}$ ir Bolcmaņa konstante, ${\displaystyle N_{A}}$ ir Avogadro skaitlis.

Bolcmaņa konstanti izmanto aprēķiniem, kas apraksta pētāmo objektu mikroskopiskajās sistēmās (atsevišķas molekulas), bet gāzu konstante nepieciešama ar makroskopiskajām sistēmām (vielas daļiņu skaits ietverts vielas daudzumā, kas izteikts molos) saistītiem aprēķiniem.^[5]

Universālā gāzu konstante

No ideālas gāzes likuma^[6] iegūst, ka

${\displaystyle R={\frac {pV}{\nu T}}}$ , kur ${\displaystyle R}$ ir universālā gāzu konstante, ${\displaystyle p}$ ir gāzes spiediens, ${\displaystyle V}$ ir gāzes tilpums, ${\displaystyle \nu }$ ir vielas (gāzes) daudzums, ${\displaystyle T}$ ir gāzes absolūtā temperatūra.

Universālās gāzu konstantes vērtības dažādās mērvienībās^[7]

${\displaystyle R}$ vērtība	Mērvienības
SI mērvienības
8,31 446 261 815 324	J⋅mol−1⋅K−1
8,31 446 261 815 324	m3⋅Pa⋅K−1⋅mol−1
8,31 446 261 815 324	kg⋅m2⋅s−2⋅K−1⋅mol−1
Citas mērvienības
0,730 240 507 295 273	atm⋅ft3⋅lb⋅mol−1⋅°R−1
10,731 557 089 016	psi⋅ft3⋅lb⋅mol−1⋅°R−1
1,985 875 279 009	BTU⋅lb⋅mol−1⋅°R−1
297,049 031 214	inH2O⋅ft3⋅lb⋅mol−1⋅°R−1
554,984 319 180	Torr⋅ft3⋅lb⋅mol−1⋅°R−1
8 314,46 261 815 324	l⋅Pa⋅K−1⋅mol−1
0,0831 446 261 815 324	l⋅bar⋅K−1⋅mol−1
0,082 057 366 080 960	l⋅atm⋅K−1⋅mol−1
62,363 598 221 529	l⋅Torr⋅K−1⋅mol−1
1,98 720 425 864 083...×10−3	kcal⋅K−1⋅mol−1
8,20 573 660 809 596...×10−5	m3⋅atm⋅K−1⋅mol−1
8,31 446 261 815 324×107	erg⋅K−1⋅mol−1

Specifiskā gāzu konstante

Tā kā reālām gāzēm piemīt novirzes no Avogadro likuma, precīzākiem aprēķiniem izmanto specifisko gāzu konstanti gāzēm vai to maisījumiem.^[8][9]

${\displaystyle R_{spec}={\frac {R}{M}}={\frac {k_{B}}{m}}}$ , kur ${\displaystyle R_{spec}}$ ir specifiskā gāzu konstante, ${\displaystyle R}$ ir universālā gāzu konstante, ${\displaystyle M}$ ir gāzes molmasa, ${\displaystyle k_{B}}$ ir Bolcmaņa konstante, ${\displaystyle m}$ ir gāzes ir molekulas masa.^[7]

Tāpat specifisko gāzu konstanti var aprēķināt ar Majera sakarību

${\displaystyle R_{spec}=c_{p}-c_{V}}$ , kur ${\displaystyle c_{p}}$ ir gāzes īpatnējā siltumietilpība nemainīgā spiedienā, ${\displaystyle c_{V}}$ ir gāzes īpatnējā siltumpietilpība nemainīgā tilpumā.

${\displaystyle c_{p}}$ un ${\displaystyle c_{V}}$ starpība skaitliski ir vienāda ar gāzes izplešanās darbu ${\displaystyle p(V_{2}-V_{1})}$, gāzes spiedienam nemainoties un gāzes temperatūrai palielinoties par 1 K.^[8] (Par izplešanās darbu detalizētāk var lasīt rakstā Termodinamika.)

Skatīt arī

• Bolcmaņa konstante
• Avogadro skaitlis
• Avogadro likums
• Ideālas gāzes likums
• Termodinamika
• Molekulāri kinētiskā teorija