Costante dei gas

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Costante dei gas
Simbolo R
Valore 8,314472
(sequenza A070064 dell'OEIS)
Campo numeri reali
Valore della costante dei gas[1] Unità di misura
8,314472 J K−1 mol−1
8314,472 J K-1 kmol-1
0,08205784 L atm K−1 mol−1
8,20574587 × 10−5 m3 atm K−1 mol−1
8,314472 cm3 MPa K−1 mol−1
8,314472 L kPa K−1 mol−1
8,314472 m3 Pa K−1 mol−1
8314.472 m3 Pa K−1 kmol−1
62,3637 L mmHg K−1 mol−1
62,3637 L Torr K−1 mol−1
83,14472 L mbar K−1 mol−1
1,987 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

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

pV = nRT

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

Il suo valore è:

R=8{,}314\,472~\frac{\mathrm{J}}{\mathrm{mol~K}}

Con lo sviluppo della meccanica statistica la costante è stata riespressa nella più fondamentale costante di Boltzmann, attraverso la conversione di unità di misura di quantità di sostanza da mole a uno mediante il numero di Avogadro:

R = N_A \, k_B

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).

Affermare l'esistenza di R, significa accettare lo stretto rapporto che intercorre tra il prodotto p V e la temperatura T del sistema (vedi anche i contributi di Boltzmann).

Costante dei gas specifica[modifica | modifica sorgente]

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

 \bar{R} = \frac{R}{M}

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

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

Dove con ρ si è indicata la densità. È comune rappresentare la costante dei gas specifica con il simbolo R. In questi casi il contesto o le unità di misura di 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

\bar{R} = 287\mathrm{,}05 \; \frac{\mbox{J}}{\mbox{kg} \, \mbox{K}}

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ P.J. Mohr, B.N. Taylor, D.B. Newell, CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants: 2006 in Rev. Mod. Phys., vol. 80, 2008, pp. 633–730, DOI:10.1103/RevModPhys.80.633.

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]