Универсальная газовая постоянная в паскалях

Универсальная газовая постоянная в паскалях

Универса́льная га́зовая постоя́нная — константа, численно равная работе расширения одного моля идеального газа в изобарном процессе при увеличении температуры на 1 К. Обозначается латинской буквой R .

Содержание

Общая информация [ править | править код ]

И. П. Алымов (1865) [1] [2] [3] , Цейнер (1866) [4] , Гульдберг (1867) [5] , Горстман (1873) [6] и Д. И. Менделеев (1874) [7] [2] [3] пришли к выводу, что произведение индивидуальной для каждого газа постоянной в уравнении Клапейрона на молекулярный вес газа должно быть постоянной для всех газов величиной. Д. И. Менделеев вычислил [8] [9] значение константы R , используя закон Авогадро, согласно которому 1 моль различных газов при одинаковом давлении и температуре занимает одинаковый объём ( V μ ) . <displaystyle (V_<mu >).>

Входит в уравнение состояния идеального газа p = R T V μ , <displaystyle p=>>,> в формулу для коэффициента диффузии сферических броуновских частиц D = R T 6 N A π a ξ <displaystyle D=<frac <6N_<mathrm >pi axi >>> и в ряд других уравнений молекулярно-кинетической теории.

В Международной системе единиц (СИ) универсальная газовая постоянная, в силу точно установленных численных значений постоянных Авогадро и Больцмана, в точности равна

В системе СГС универсальная газовая постоянная равна R = 8,31446261815324·10 7 эрг (моль∙К) .

Связь между газовыми константами [ править | править код ]

Универсальная газовая постоянная выражается через произведение постоянной Больцмана на число Авогадро [10] :

R = k N A . <displaystyle R=kN_<mathrm >.>

Постоянную Больцмана используют в формулах, описывающих изучаемое явление или поведение рассматриваемого объекта с микроскопической точки зрения (см. Молекулярно-кинетическая теория, Статистическая физика, Физическая кинетика), тогда как универсальная газовая постоянная более удобна при расчетах, касающихся макроскопических систем, когда число частиц задано в молях.

Универсальная газовая постоянная R ( = Ru — у англосаксов) в различных системах измерения = в различных размерностях.

Читайте также:  Самая первая операционная система в мире

Имейте в виду, что Уравнение Клайперона-Менделева в традиционной англосаксонской записи чуть отличается от нашей (русско-советской традиции), поэтому, точное соответствие величине R в англоязычной литературе это Ru. ! R — в англоязычной литературе это "индивидуальная газовая постоянная", которая в нашей традиции вообще не вводится.

  • Дж/(моль*К) = J/(mol*K) : 8.314472 — СИ
  • эрг/(моль*К) = erg/(mol*K) : 83144720 — СГС
  • фунтсилы*фут/(фунтмоль*o R ) = lbf*ft/(lbmol* o R) : 1545.349 — обычная англосаксов
  • атм*см 3 /(моль*К) = *atm*cm 3 /(mol*K) : 82.0575
  • атм*фут 3 /(фунтмоль*K) = atm*ft 3 /(lbmol*K) : 1.31443
  • атм*фут 3 /(фунтмоль* o R) = atm*ft 3 /(lbmol* o R) : 0.73024
  • атм*л/(моль*K) = atm*l/(mol*K) : 0.08206
  • бар*см 3 /(моль*K) = bar*cm 3 /(mol*K) : 83.14472
  • бар*л/(моль*K) = bar*l/(mol*K) : 0.08314472
  • БТЕ/(фунтмоль* o R) / Btu/(lbmol* o R) : 1.9859
  • кал/(моль*К) = cal/(mol*K) : 1.9859
  • л.с.*час/(фунтмоль* o R) = hp*h/(lbmol* o R) : 0.0007805
  • дюйм рт.ст.*фут 3 /(фунтмоль* o R) = inHg*ft 3 /(lbmol* o R) : 21.85
  • кДж/(кмоль*K) = kJ/(kmol*K) : 8.314472
  • Дж/(кмоль*K) = J/(kmol*K) : 8314.472
  • (кгс/см 2 )*л/(моль*K) = (kgf/cm 2 )*l/(mol*K) : 0.084784
  • кПа*см 3 /(моль*K) = kPa*cm 3 /(mol*K) : 8314.472
  • кВт*час/(фунтмоль* o R) = kWh/(lbmol* o R) : 0.000582
  • мм рт.ст.*фут3 /(фунтмоль*K) = mmHg*ft 3 /(lbmol*K) : 999
  • мм рт.ст.*фут3/(фунтмоль* o R) = mmHg*ft 3 /(lbmol* o R) : 555
  • мм рт.ст. *л/(моль*K) = mmHg*l/(mol*K) : 62.364
  • Па*м 3 /(моль*K) = Pa*m 3 /(mol*K) : 8.314472
  • фунт на кв.фут*фут 3 /(фунтмоль* o R) = psf*ft 3 /(lbmol* o R) : 1545.349
  • фунт на кв.дюйм *фут 3 /(фунтмоль* o R) = psi*ft 3 /(lbmol* o R) : 10.73
  • Торр*см 3 /(моль*K) = Torr*cm 3 /(mol*K) : 62364

Универсальная газовая постоянная (R) – это одна из основных физических констант, используемая при решении задач в различных разделах химии.

Согласно системе СИ эта постоянная выражается в Дж/К·моль и имеет значение 8,314.

Универсальная газовая по­стоянная входит в уравнение Менделеева – Клапейрона:

где n – число молей газа, р – давление, V и Т – соответственно, объем и температура в градусах по шкале Кельвина.

Выразим универсальную газовую постоянную:

Примем количество вещества за 1 моль, тогда объём будет равен 22,4 л/моль . Произведение рV – это работа раcширения идеального гaзa. Физичеcкий смысл универсальной газoвoй пoстоянной в тoм , чтo R показывает работу которую выпoлняет 1 моль идеального газа при расширении за счет нагревания на 1 К (при р = const). R также показывает среднюю энергию теплового движения 1 моля частиц.

Читайте также:  Wipe cache factory reset

Как же получают размерность газовой постоянной в Дж/К·моль?

В системе единиц СИ объем газа измеряется в м 3 , давление в Па, а температура в градусах по шкале Кельвина.

R = pV/nT = 101325 Па·22,4·10 -3 м 3 / 273 К · 1 моль =

8,314 Па·м 3 /К·моль = 8,314 Дж/К·моль

Таким образoм, гaзoвую пoстoянную вырaжaют в единицaх СИ для энергии – джоулях , выразив давление в паскалях

Нaпoмним, чтo Пa = H/м 2 и Дж = H·м;

отсюда Пa·м 3 /К·мoль = Н·м 3 / м 2 ·К·моль.

Основная трудность в применении этой физической величины заключается в том, что необходимо соблюдать сooтвeтствиe мeжду рaзмeрнoстями гaзoвoй постоянной и других физических величин, встречающихся в конкретной задаче.

Если при решении задачи в уравнение Менделеева – Клапейрона

давление поставить в атмосферах или мм.рт.ст, а универсальную газовую постоянную записать как 8,314 Дж/К·моль, то решение будет неверным.

Можно при решении задач использовать и внесистемные значения универсальной газовой постоянной. Если в условии задачи давление дается в атмосферах, то универсальная газовая постоянная будет равна 0,082 атм·л/К·моль. Если давление приводится в мм.рт.ст, то R =62,36 мм.рт.ст.·л/К·моль.

Если варьировать размерности давления. объема и температуры, то можно получить более 10 внесистемных значений универсальной газовой постоянной. Однако, чтобы избежать путаницы лучше переводить единицы давления, температуры и объёма в Па, К и м 3 соответственно и использовать значение газoвoй пoстoяннoй 8,314 Дж/К·моль

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector