Constanta gazului universal
universal, ideal, molar sau constanta generala a gazului (Simbol: R, Rm sau R n) este produsul constantei lui Avogadro (A) și constanta lui Boltzmann (kB). Produsul are valoarea 8,314472 J mol -1 K -1 cu o abatere standard estimată de 0,000015 J mol -1 K -1 (sursă: CODATA [1]):
| Argon, ar | 208 | 39,94 |
| Dioxid de carbon, CO2 | 188,9 | 44.01 |
| Monoxid de carbon, CO | 297 | 28.01 |
| Heliu, el | 2077 | 4.003 |
| Hidrogen, H2 | 4124 | 2.016 |
| Metan, CH4 | 518.3 | 16.05 |
| Azot, N2 | 296,8 | 28.02 |
| Oxigen, O2 | 259,8 | 31.999 |
| Propan, C3H8 | 189 | 44.09 |
| Dioxid de sulf, SO2 | 130 | 64.07 |
| aer | 287 | 28,97 |
| Vapori de apă, H2O | 462 | 18.01 |
Alte cunoștințe de specialitate recomandate
Nu lăsați electricitatea statică să vă afecteze precizia de cântărire.
Care este sensibilitatea scalei mele?
Care este modalitatea corectă de a verifica repetabilitatea pe scale?
Constanta generală a gazului a fost determinată empiric ca constantă de proporționalitate a ecuației generale a gazului și este utilizată aici pentru a lega variabilele de stare temperatură, cantitatea de substanță, presiune și volum, dar este utilizată și în numeroase alte aplicații și formule. Cu toate acestea, este departe de a fi evident că constanta gazului molar are aceeași valoare pentru toate gazele ideale și că există unul ca urmare universal sau. general Gaz constantă acolo. S-ar putea presupune că presiunea gazului depinde de masa moleculară a gazului, dar nu este cazul gazelor ideale. Constatarea conform căreia constanta gazului molar este identică pentru diferite gaze ideale rezultă din legea lui Avogadro, care a fost postulată pentru prima dată de Amadeo Avogadro în 1811.
Constanta gazului universal împărțită la masa molară a unui anumit gaz dă specific sau constanta de gaz individuala (Simboluri de formulă: Rs, Rspez)
Masa molară M.L pentru aer uscat este de 28,9644 g/mol = 0,0289644 kg/mol. Acest lucru are ca rezultat constanta specifică a gazului R.s, aer din aer
Deoarece masa molară este de obicei cel mai comun parametru al unui gaz, ar trebui evitată utilizarea constantei specifice a gazului și ar trebui utilizată în schimb constanta universală a gazului împreună cu masa molară.
Un experiment pentru a găsi o aproximare a constantei gazului
Instrumente
Echipament necesar
- 1 cilindru de măsurare 200 ml
- 1 suport + clemă pentru cilindrul de măsurare
- 1 acvariu sau recipient mare din sticlă umplut cu apă (la temperatura camerei)
- 1 brichetă
- 1 uscător de păr sau altă opțiune de uscare cât mai bună posibil
Dispozitive de măsurare necesare
- Termometru de cameră
- barometru
- Balanță analitică
Setare experimentala
Reglementarea muncii
- Masa brichetei este măsurată cât mai precis posibil, în mod ideal până la 10 mg sau mai precis, iar valoarea este notată ca masa 1.
- Umpleți complet cilindrul de măsurare cu apă din acvariu, îl țineți închis în partea de sus și îl scufundați cu susul în jos în acvariu. Apoi, cilindrul este fixat cu un trepied.
- Scufundați bricheta în acvariu și lăsați butanul să curgă din brichetă în cilindrul de măsurare de jos. Este important să vă asigurați că toate bulele de gaz se ridică efectiv în cilindru.
- După ce cilindrul a fost umplut la aproximativ 130-150 ml, scoateți bricheta și uscați-l bine cu un uscător de păr. ATENŢIE! Bricheta nu trebuie să se încălzească prea mult (riscul să apară). Apoi determinați din nou masa brichetei și notați valoarea ca masa 2.
- Cilindrul de măsurare este slăbit și apoi ridicat sau coborât pe tija suportului până când nivelul apei din cilindru și exterior este același. Acest lucru asigură că presiunea din interiorul cilindrului de măsurare este aceeași cu presiunea aerului extern.
În cele din urmă, se determină următoarele valori: temperatura camerei (termometru de cameră), presiunea aerului (barometru), volumul exact în cilindrul de măsurare (dacă nu se cunoaște, completați cât mai multă apă până când cilindrul este plin; volumul apei adăugate corespunde apoi cu volumul cilindrului), scăderea masei brichetei (Masa 1 minus masa 2), presiunea de vapori de saturație a apei (se găsește cu ajutorul temperaturii camerei determinate în tabelul articolului de acolo).
Presupunem că gazul din brichetă este butan pur (C4H10). Împărțim scăderea masei brichetei la masa molară a butanului (58 g/mol). Valoarea rezultată este cantitatea de butan pe mol.
Pentru a calcula presiunea reală exercitată de butan în cilindrul de măsurare, se scade presiunea vaporilor de saturație a apei la temperatura camerei din presiunea aerului extern.
Toate valorile au fost acum determinate experimental pentru a putea calcula constanta gazului după cum urmează:
Dacă introduceți acum toate valorile determinate (temperatura în Kelvin, presiunea în Pascal, volumul în metri cubi și cantitatea de substanță în moli) în această formă transformată a ecuației generale a gazelor, obținem o valoare determinată experimental pentru R..