La constante des gaz (représenté par la lettre R), également connu sous le nom de la constante des gaz parfaits, est une fonction de la pression (P), volume (V), la température (T), et une mole de gaz (n) dans un rapport stoechiométrique équation. L'équation PV = nRT est connue comme la loi des gaz parfaits. La valeur de R peut être trouvé en réarrangeant l'équation comme suit R = (PV) / (nT). En d'autres termes, la constante de gaz est la pression du gaz multipliée par son volume, divisé par le nombre de moles de gaz multipliée par la température en Kelvins.
Gaz parfaits sont hypothétiques - ils strictement obéir à toutes les lois des gaz simples et ont un volume molaire 22,4141 litres à la température et pression standard (STP), qui est de 273 Kelvin, 1 atmosphère. À STP, cependant, la plupart des gaz se comportent comme des gaz parfaits, de sorte que la valeur de R est généralement 0,0821 L atm / mol K ou 8,3145 J / mol K. Par exemple, la loi des gaz parfaits et la constante des gaz peut être utilisé pour trouver la pression de 0,508 mole d'oxygène dans un récipient de 15 litres à 303 Kelvin. Le volume, la température, et le nombre de moles sont connus.
P = (nRT) / V = (0,508 mol x 0,0821 x L atm 303 K) / 15,0 L mol K = 0,842 atm
Choses changent quand un gaz est à une température basse ou à haute pression. Dans ces conditions, les molécules de gaz se rapprochent et plus lentement, les forces intermoléculaires sorte, appelé van der Waals, amener la pression mesurée à être plus faible que prévu. Lorsque les molécules sont plus rapprochées, le volume des molécules réelles devient également une plus grande fraction du volume total du gaz.
Pour compenser le comportement des gaz réels, l'équation de van der Waals entre en scène. L'expression (N2A) / V2 compense les forces d'attraction intermoléculaires, et le nb d'expression compense le volume des molécules de gaz. Ensemble, ces termes constituent l'équation de van der Waals:
[P + (N2A) / V2] x (V-nb) = nRT
Le n2a expressions et nb sont appelés van der Waals constantes, et doivent être déterminées expérimentalement. L'équation de van der Waals est seulement nécessaire lorsque le gaz est à une température élevée ou basse pression. Si le gaz est égal ou supérieure à la température ambiante et à une pression inférieure à quelques atmosphères, la loi des gaz parfaits s'applique.