Constanta gazului (reprezentată prin litera R), cunoscută și sub denumirea de constantă a gazului ideal, este o funcție a presiunii (P), volumului (V), temperaturii (T) și molilor unui gaz (n) într-o stare stoechiometrică. ecuaţie. Ecuația PV = nRT este cunoscută ca legea gazelor ideale. Valoarea lui R poate fi găsită prin rearanjarea ecuației pentru a citi R = (PV) / (nT). Cu alte cuvinte, constanta gazului este presiunea gazului înmulțită cu volumul său, împărțită la numărul de moli de gaz înmulțit cu temperatura lui în Kelvins.
Gazele ideale sunt ipotetice – ele respectă cu strictețe toate legile simple ale gazelor și au un volum molar de 22.4141 litri la temperatură și presiune standard (STP), care este de 273 Kelvin, 1 atmosferă. La STP, totuși, majoritatea gazelor se comportă ca gazele ideale, astfel încât valoarea lui R este în general de 0.0821 L atm / mol K sau 8.3145 J / mol K. De exemplu, legea gazului ideal și constanta gazului pot fi utilizate pentru a găsi presiunea de 0.508 moli de oxigen într-un recipient de 15 litri la 303 Kelvin. Se cunosc volumul, temperatura și numărul de moli.
P = (nRT) / V = (0.508 mol x 0.0821 L atm x 303 K) / 15.0 L mol K = 0.842 atm
Lucrurile se schimbă atunci când un gaz este la o temperatură scăzută sau sub presiune ridicată. În aceste condiții, moleculele de gaz se mișcă mai aproape între ele și mai lent, astfel încât forțele intermoleculare, numite van der Waals, fac ca presiunea măsurată să fie mai mică decât se aștepta. Când moleculele sunt mai apropiate, volumul moleculelor reale devine, de asemenea, o fracțiune mai mare din volumul total al gazului.
Pentru a compensa comportamentul gazelor reale, intră în joc ecuația van der Waals. Expresia (n2a) / V2 compensează forțele intermoleculare de atracție, iar expresia nb compensează volumul moleculelor de gaz. Împreună, acești termeni formează ecuația van der Waals:
[P + (n2a) / V2] x (V-nb) = nRT
Expresiile n2a și nb se numesc constante van der Waals și trebuie determinate experimental. Ecuația van der Waals este necesară numai atunci când gazul este la o temperatură ridicată sau la o presiune scăzută. Dacă gazul este la sau peste temperatura camerei și la o presiune mai mică de câteva atmosfere, s-ar aplica legea gazului ideal.